JP2004035336A

JP2004035336A - 有機性廃棄物のコンポスト化装置

Info

Publication number: JP2004035336A
Application number: JP2002195504A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Akutagawa; 芥川　宏; Hiroshi Hirata; 平田　博史; Shuichi Sako; 佐古　修一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】蓄糞や下水処理汚泥、生ごみ等の有機性廃棄物を発酵・熟成処理して固体有機肥料、土壌改良材等として有効に再利用するコンポスト化装置に関するものであって、殊にこれらの被処理材の負荷・状態が少量多種、或いは多量少種に区分けされる場合のいずれにも対応できるようにするためには、多くの混合槽や処理槽、搬送手段等の処理設備が必要となり、そのために広大な敷地面積を要し、稼動効率や経済効果の点で問題があった。
【解決手段】一つの混合攪拌槽１に所定数の回転ドラム式の発酵槽７を機枠８内に並設し、その間隙空間を有効に上下に結んでベルトコンベア式の搬送手段６ａ〜６ｈを配置し、被処理材の負荷・状態に対応して、発酵槽７毎の発酵条件を設定・制御するようにした有機性廃棄物のコンポスト化装置を提供するものである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄糞や下水処理汚泥、生ごみ等の有機性廃棄物を発酵・熟成処理して固体有機肥料、土壌改良材等として有効に再利用する有機性廃棄物のコンポスト（堆肥）化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の有機性廃棄物のコンポスト化装置に関しては、各種のものが知られている。
【０００３】
例えば、処理ドラム内に投入された被処理材の送り、破砕、掻き上げ等により、処理段階に応じた発酵及び水分調整を行なって製造するようにした特開２０００−１４３３７４号公報、処理ドラム内に投入された非処理材の加水量、温度、空気量の処理雰囲気調整を行なって製造するようにした特開２０００−１４３３７６号公報、回転ドラムの回転軸の投入管からの給気系と、回転軸の他側面の排気系とを供えて処理するようにした特開平８−１１７７２８号公報に記載の装置等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の有機性廃棄物のコンポスト化装置では、問題があった。つまり、殊にこれらの被処理材の負荷・状態が異なって、少量多種、或いは多量少種に区分けされて発酵処理される場合のいずれの場合にも対応するためには、多くの混合槽や処理槽、搬送手段等の処理設備が必要となり、そのために広大な敷地面積・区画を要し、煩雑な管理、稼動効率や経済効果等の点で問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、混合攪拌槽、機枠内に並設された発酵槽、貯留槽、これらの各槽間の空間・空隙を立体的に結んでベルトコンベア式の搬送手段を配置し、被処理材の負荷・状態に対応して発酵槽毎の発酵条件を設定・制御できるようにした有機性廃棄物のコンポスト化装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機性廃棄物のコンポスト化装置は、被処理材と補助材および発酵戻し材とを混合攪拌して混合材を製作る混合攪拌槽と、前記混合材を好気発酵処理する回転ドラム式の所定数の発酵槽と、前記発酵槽で好気発酵処理された発酵材を貯留する貯留槽と、前記混合攪拌槽、所定数の前記発酵槽、前記貯留槽の各槽間の空間を立体的にベルトコンベア式の搬送手段で結んで前記混合材、前記発酵材、前記発酵戻し材を搬送するように配置し、前記被処理材の発酵処理を自動制御する制御装置とを有して成ることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の本発明によれば、混合攪拌槽、機枠内に並設された所定数の回転ドラム式の発酵槽、貯留槽、およびこれらの各槽間を上下に結んでベルトコンベア式の搬送手段を配置し、各槽間の空間・空隙を立体的かつ有機的に有効活用することができるものである。
また被処理材の混合材や発酵材を、各槽間を結ぶベルトコンベア式の搬送手段によって所定の発酵処理（工程）を順送りし、制御装置によって自動的に処理できるものである。
【０００８】
請求項２に記載の本発明によれば、
殊に被処理材の負荷・状態が異なり、したがって被処理材が多種少量、或いは少種多量に区分けされて発酵処理される場合、そのいずれの場合にも制御装置によって発酵槽毎に発酵最適条件を設定し、個別かつトータルの自動制御をして対応することができるものである。
【０００９】
請求項３に記載の本発明によれば、
発酵槽内に投入された混合材の下方より給気することによって、好気発酵処理を最適条件に維持・促進することができる。と同時に、給気管、ヘッダーおよび給気ノズルが発酵槽の外表面から取外し可能に配設されているので、これらの給気系統の不具合や故障状態を目視で判断・発見でき、かつその修理・交換作業（保守・メンテナンス）も容易にすることができる。
【００１０】
請求項４に記載の本発明によれば、混合攪拌槽の上部の２段目のベルトコンベアの駆動方向を正・逆回転を選択して変えることより、発酵材（発酵戻し材）の送りを自在に行なうことができる。また、同時に発酵材の発酵状態をチェックするためのサンプリング採取も容易にできるものである。
【００１１】
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施例の有機性廃棄物のコンポスト化装置の要部（但し、２次熟成槽以下は省略する）の全体斜視図を示し、（Ａ）は発酵処理の装置、（Ｂ）は１次熟成処理（槽）の装置である。
図２は、図１の中の混合攪拌槽１および貯留槽１３周りの構成の概要を説明する説明図である。
図３は、図１の中の発酵槽７周りの構成の概要を説明する説明図である。
これらの図１、図２、図３において、１は混合攪拌槽を示し、この混合攪拌槽１内に投入された被処理材２、補助材３、および発酵戻し材１２ａ等を予め設置された混合攪拌機４によって混合攪拌し、混合材５を製作する。なお、被処理材２とは、厨芥等の生ごみ、蓄糞、し尿、下水汚泥等の有機性廃棄物をいう。また、補助材３とは、もみがら、おから、米ぬか、草・剪定葉・枝等をいい、悪臭吸収用、水分調整用、給気（通気）確保用等の目的に補充・混合されるものである。混合材５の水分率は、例えば５０〜６０％になるように所定の混合比の補助材３を投入して調整される。また、補助材３の草・剪定葉・枝は、事前に乾燥、破砕（チップ化）される。さらに、発酵戻し材１２ａを混合するが、必要に応じて発酵促進・補給用の種菌や、ｐＨ調整剤等も添加される。
【００１２】
製作された混合材５は、混合攪拌槽１の下部からベルトコンベア（以下、ベルトコンベア式の搬送手段を単にコンベアという）６ａ上に投下し、次のコンベア（例えば、バゲット式）６ｂに移され、さらに鋼材を組んで成る機枠８上に設置されたコンベア６ｃへと搬送される。そして混合材５はコンベア６ｃによって，機枠８内に並列に配置された回転ドラム式の発酵槽７（以下、単に発酵槽という）の上部の開口９ａ（例えば、別の駆動手段によって蓋が開閉される。後述の開口９ｂも同じ）から発酵槽７内に投入される。
発酵槽７の形状は、円筒形状でも、多角筒形状（例えば、８角筒）でもよく、また発酵槽７の回転軸１０は機枠８によって支持され、発酵槽７の回転は駆動機１１によってなされる。
【００１３】
コンベア６ｃは混合剤５を各槽毎に搬送できるように、発酵槽７の所定（の設置）数に応じて多段式等に構成（例えば、後述の図５の６Ｃ１、６Ｃ２、６Ｃ３。）するものである。ここに所定数の発酵槽７とは、コンポスト化に供する有機性廃棄物である被処理材２の負荷（種類等）・状態（ｐＨや水分率等）によって、その構成内容、量の増減・変化、その時期等の需要見込みを予め計画・予測し、いわゆる所定数の発酵槽７の槽数が設計・設定される。もちろん変化や増加を予想して予め機枠８に余裕をもって将来の増設に備えて予備的に設計しても良いものである。
そして投入された混合材５は、（後述の）給気１６ａ〜排気１９ａ手段によって発酵槽７内で好気発酵（以下、単に発酵という）がなされて発酵材１２となるが、詳細については後述する。また発酵槽７には発酵のために、他に加熱機器（例えば、電気ヒータ）、冷却・除湿・脱臭等の周辺装置、各種センサー（温度、水分、風量、酸素濃度、アンモニア濃度等）等を適宜備えているが、その記述については省略する。
【００１４】
発酵した発酵材１２（発酵槽７内で発酵した混合材５）は、回転によって発酵槽７下部の開口９ａ，９ｂから、機枠８に設置されたコンベア６ｄ、６ｅ（コンベアは巾広に１本化してもよい）上に投下され、次のコンベア６ｆ（例えば、バゲット式）に受け継がれ、混合攪拌槽１上部のコンベア６ｇへと搬送される。発酵材１２は、さらにコンベア６ｈ（３段構成）を経て、貯留槽１３へ搬送・投下される。なお、発酵材１２は、発酵戻し材１２ａとして混合攪拌槽１に戻すときは、コンベア６ｈを逆方向の回転・駆動を選択して投下され、被処理材２と混合される。なお（後述の）図５のように、各槽（や装置）の設置状況に応じてコンベア６ｇ〜６ｈを１本化（２段構成）してもよい。
【００１５】
制御装置１４は、主に図１（Ａ）の発酵処理装置（工程）の自動（運転）化の全制御をつかさどり、その入・出力によって最適の集中制御管理が行われるものである。
なお図１（Ａ）は、制御装置１４とともに有機性廃棄物の発酵処理装置（工程）の総合的かつ立体（交差）的な構成の一区画を成しているものとする。
図１（Ｂ）は、続く次の熟成処理装置（工程）を構成する一区画を成し、主となる１次熟成槽１５を示す。なお１次熟成槽１５へは、貯留槽１３の発酵材１２が搬送されるが、必要に応じて調整（剤）される。
また、以降の２次熟成槽（ほぼ、１次熟成槽１５に同等）の図示、またこれらの各熟成処理（工程）の説明は省略する。
さらに必要に応じて被処理材２、補助材３、発酵材１２等の搬送のために、搬送車（ショベルカー等）がこれらの区画内を走行するが、その走行部分は十分に確保されるように夫々の区画が構成されている。勿論これらの搬送は、別のコンベア、クレーン等による搬送であっても良い。
【００１６】
図２、図３において、混合攪拌槽１の混合材５は、混合攪拌槽１の下部のコンベア６ａと、地面下から機枠８の上部へのコンベア６ｂと、機枠８の上部のコンベア６ｃとによって、発酵槽７に搬送・投入される。発酵槽７の発酵材１２は、機枠８の下部のコンベア６ｄおよびコンベア６ｅと、地面下から混合攪拌槽１の上部へのコンベア６ｆおよびコンベア６ｇと、混合攪拌槽１の上部から貯留層３の上部へのコンベア６ｈとによって、混合攪拌槽１および貯留槽１３に搬送・投入される。
以上によって、発酵処理（工程）のベルトコンベア式の搬送手段が構成されている。
【００１７】
図４は、図１の中の発酵槽７の機枠８に支持された状態の外観を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図４（Ａ）は、発酵槽７内の混合材５への給気１６ａ（好気処理）を行うもので、供給されてきた給気１６ａ（の流れ）は、発酵槽７の回転軸１０の端部に摺動結合（ロータリージョイント等による。図示しない）された給気管１６を経て、発酵槽７の下部の外表面に至たるヘッダー１７に流れ、発酵槽７内の混合材５の下部から給気するように配設された給気ノズル１８へと順次に流れる。つまり、給気１６ａのヘッダー１７、給気ノズル１８は発酵槽７と一体に構成されて回転するが、給気管１６は、ロータリージョイント等により回転しない。供給される給気１６ａは、別の給気手段（図示しない）によってなされ、その給気１６ａ量は制御装置１４によって被処理材２（負荷）毎に設定・制御される。
【００１８】
図４（Ｂ）は、発酵槽７内の混合材５からの（給気１６ａ及び）排気１９ａを行うもので、発酵槽７の回転軸１０の他端部に摺動結合（ロータリージョイント等による。図示しない）された排気管１９によって排気される。排気管１９は、ロータリージョイント等により回転しない。この場合、回転軸１０内の給気１６ａと排気１９ａとは、回転軸１０内に設けた区画壁（図示しない）によって、互いに遮断している。排気管１９の排気１９ａは、別の排気手段（図示しない）によってなされる。
駆動機１１は、チェーンや、ベルト等によって発酵槽７の回転軸１０を正逆自在に回転させ、混合材５（および発酵材１２）の投入・切返し・排出等を行う。詳しくは後述の図６において説明する。
また主に被処理材２の負荷・状態によって、例えば各発酵槽７毎の発酵処理（条件）が異なる場合（多種少量）、或いは各発酵槽７毎の発酵処理（条件）が同じ場合（少種多量）のいずれの場合にも対応して制御されるものである。
【００１９】
発酵槽７における発酵処理は、発酵槽７下部より混合材５に給気（通気・循環気）１６ａすると、（好気）発酵開始と共に（発酵）温度が上昇して（後述の図８）水蒸気及び臭気を含んだ空気となり、上部より排気（吸引）１９ａする。排気１９ａは、サイクロン（図示しない）で除塵し、熱交換器（図示しない）、除湿器（図示しない）等を経て再び発酵槽７下部より給気（一部外気を取り入れて混合）１６ａする。また必要に応じて電気ヒーター（例えば、発酵槽７のドラム外表面に加熱線を巻き付ける。図示しない）で混合材５を加熱する。
本実施例は、有機性廃棄物を好気性の発酵菌群（微生物）によって分解（発酵）し、コンポスト化するものである。
【００２０】
図５は、図１の中の搬送手段（コンベア６ａ〜６ｈによる）の配置関係の概要を模擬的に説明する説明図である。
混合攪拌槽１から発酵槽７、貯留槽１３に至るまでの混合材５及び発酵材１２（発酵戻し材１２ａ）の搬送経路を説明したものである。
なお同図において、コンベア６ｃは発酵槽７の槽数（本例では、４槽）に対応して多段式（本例では、６ｃ１〜６ｃ２〜６ｃ３）に構成しているが、槽数等に応じて自在に設計し得るものである。また、コンベア６ｇ，６ｈは、前述（図１、図２）と異なり両者を１本化して２段構成とし、混合攪拌槽１、貯留槽１３への搬送はその正・逆回転の駆動を選択することによって行なっているが、これも自在に設計し得るものである。
なお同図において、右端の発酵槽７は、発酵材１２の排出を行っており、右端から２番目の発酵槽７は、混合材５の投入を受けていることを示している。他の発酵槽（左側の２槽）７は、平常位置（空の状態、または発酵処理中の状態）にあることを仮に示している。
【００２１】
図６は、図４の発酵槽７内への混合材５の投入（後の）方法を順（イ〜ニ）に説明する説明図である。
同図（イ）は、発酵槽７の平常時の位置であり、開口９ａ、９ｂはともに対向の水平位置にある。
同図（ロ）は、発酵槽７を上記の（イ）から９０°回転し、上部に移動した開口９ａから混合材５が投入されている。
同図（ハ）は、混合材５の投入終了後、発酵槽７を上記の（ロ）から反対方向に例えば１１０°（平常時位置の９０°を超えて）回転させる。
同図（ニ）は、再び上記の（ハ）から反対方向に２０°戻し、元の（イ）の平常時の位置にする。なお同図（ハ）で余分に２０°回転したのは、発酵槽７内部に投入された混合材５の表面がほぼ水平になるようにするためであり、この状態で混合材５への給気１６ａが行われる。
【００２２】
発酵槽７の回転は、上述の混合材５の投入以外にも、▲１▼切返し（混合材５の切返し・攪拌は、負荷・状態に応じて例えば４日内に１回程度）や、発酵材１２の▲２▼排出時に行なわれる。
▲１▼切返し（図示しない）は、発酵処理（工程）の途中に行ない、例えば、
イ…平常時、
ロ…開口９ａが上方に位置するように、発酵槽７を９０°回転させ、
ハ…次いで開口９ａを上記イと反対方向（戻る方向）に２７０°回転し、
ニ…最後に開口９ａを上記ロと反対方向（戻る方向）に１８０°回転して元に戻す。
▲２▼排出時（図示しない）は、例えば、
イ…平常時、
ロ…開口９ａを９０°下方に回転（徐動）し、発酵材１２を排出し、
ハ…次いで開口９ｂ（排出のために、開口９ａの反対側に設ける）を上記ロと反対方向（戻る方　向）に１８０°回転（徐動）して発酵材１２を排出し、
ニ…更に開口９ａを上記ハと反対方向（戻る方向）に１８０°に回転（徐動）して排出し、
ホ…この往復回転（上記のハ〜ニ）は、発酵材１２の全（量）排出が完了するまで交互に繰返す　。発酵槽７の回転角度や回転速度は、排出が進んでいくにつれて少しずつ増していく。
なお、発酵槽７の内部に羽根等（図示しない）を別の回転手段等に設けて、発酵槽７の中で回転させれば、上述の投入、切返しや排出がより効果的・倍加的になることは明白である。
【００２３】
図７は、図１のコンポスト化装置における発酵（および熟成）処理（工程）の流れを説明するフロー図である。
図８は、本一実施例における発酵槽７内部での混合材５（または発酵材１２）の発酵温度の経時変化を計測した実験グラフである。
これらの図７、図８において、本一実施例では、被処理材２は生ごみ（水分率８０％）、
補助材３は剪定葉（水分率３５％）を使用した例で、発酵戻し材１２ａ（水分率４０％）を加え、さらに発酵槽７からの凝縮液を回収・散布して混合材５（水分率５５〜６０％）を製作したものである。この混合材５は、各発酵槽７へ分けて投入した。
１次熟成槽１５では必要に応じて、散水や回収した凝縮液を散布し、最後の２次熟成槽に搬送して堆肥（コンポスト）が完成する。
本一実施例の場合、発酵槽７は約４日後に搬出し、１次熟成槽１５は５〜６日間、２次熟成槽は３０日間となり、したがってトータルのコンポスト化発酵日数は３９〜４０日間となる。
【００２４】
以上説明したように、本発明による実施例（システム）は、純好気性の高温代謝型コンポスト化システムで、主として放線菌群などの高温発酵型浄化菌によって発酵が促進されるため、発酵温度は８０〜９０℃の高温に達し、生ごみ、下水汚泥など、エネルギ−を有する有機性廃棄物の場合では、短期間で衛生的な発酵が完了し、堆肥（土壌改良剤）として農地にリサイクルできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、請求項１、２，３，４に記載の本発明によれば、混合攪拌槽と、機枠内に並設された所定数の回転ドラム式の発酵槽と、貯留槽と、およびこれらの空間・空隙を有効に上下に結んでベルトコンベア式の搬送手段とを配置し、各搬送手段により所定の発酵処理（工程）を順送りし、かつ、被処理材の負荷・状態が異なって、少量多種、或いは多量少種に区分けされて発酵処理する場合のいずれの場合にも対応する発酵槽毎の発酵最適条件を設定・制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の有機性廃棄物のコンポスト化装置の要部の全体斜視図を示し、（Ａ）は発酵処理の装置を示す図
（Ｂ）は１次熟成処理（槽）の装置を示す図
【図２】図１の中の混合攪拌槽および貯留槽周りの構成の概要を説明する説明図
【図３】図１の中の発酵槽周りの構成の概要を説明する説明図
【図４】図１の中の発酵槽の機枠に支持された状態の外観を示し、（Ａ）は正面図
（Ｂ）は側面図
【図５】図１の中の搬送手段の配置関係の概要を模擬的に説明する説明図
【図６】図４の発酵槽内への混合材の投入（後の）方法を順（イ〜ニ）に説明する説明図
【図７】図１のコンポスト化装置における発酵（および熟成）処理（工程）の流れを説明するフロー図
【図８】本一実施例における発酵槽内部での混合材の発酵温度の経時変化を計測した実験グラフ
【符号の説明】
１…混合攪拌槽
２…被処理材
３…補助材
４…混合攪拌機
５…混合材
６ａ，６ｂ，６ｃ（６ｃ１，６ｃ２，６ｃ３），６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ…ベルトコンベア（搬送手段）
７…発酵槽
８…機枠
９ａ，９ｂ…開口
１０…回転軸
１１…駆動機
１２…発酵材
１２ａ…発酵戻し材
１３…貯留槽
１４…制御装置
１５…１次熟成槽
１６…給気管
１６ａ…給気
１７…ヘッダー
１８…給気ノズル
１９…排気管
１９ａ…排気

Claims

被処理材と補助材および発酵戻し材とを混合攪拌して混合材を製作る混合攪拌槽と、
前記混合材を好気発酵処理する回転ドラム式の所定数の発酵槽と、
前記発酵槽で好気発酵処理された発酵材を貯留する貯留槽と、
前記混合攪拌槽、所定数の前記発酵槽、前記貯留槽の各槽間の空間を立体的にベルトコンベア式の搬送手段で結んで前記混合材、前記発酵材、前記発酵戻し材を搬送するように配置し、
前記被処理材の発酵処理を自動制御する制御装置とを有して成ることを特徴とする有機性廃棄物のコンポスト化装置。
回転ドラム式の所定数の前記発酵槽は、
鋼材を組んで成る機枠内に前記発酵槽の各回転軸を支持して並列に配置し、
前記被処理材の負荷に応じてその好気発酵処理を前記発酵槽毎に処理することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物のコンポスト化装置。
前記発酵槽の内部に投入された前記混合材への給気は、
前記発酵槽の前記回転軸の端部に摺動結合された給気管と、
前記回転軸より前記発酵槽の下部の外表面に至たるヘッダーと、
前記発酵槽内の前記混合材の下部から給気するように前記ヘッダーに配設された給気ノズルとで構成し、
前記混合材を好気発酵させることを特徴とする請求項１、請求項２に記載の有機性廃棄物のコンポスト化装置。
前記発酵槽からの前記発酵材を搬送するベルトコンベア式の前記搬送手段は、
前記混合攪拌槽の上部で少なくとも２段構成と成して前記貯留槽へ搬送するが、前記混合攪拌槽へ前記発酵戻し材を戻すときは、前記貯留槽へ搬送するベルトコンベア式の前記搬送手段の逆回転を選択して駆動することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物のコンポスト化装置。