JP2004074093A - Organic waste treatment equipment and organic waste treatment method - Google Patents

Organic waste treatment equipment and organic waste treatment method Download PDF

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Toshiichi Tomioka
冨岡 敏一
Tasuke Sawada
沢田 太助
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic waste treatment equipment and an organic waste treatment method capable of saving energy and space and suppressing the generation of malodor. <P>SOLUTION: The organic waste treatment equipment has a closed type fermentor 1 for containing organic wastes and an oxygen enriching member module 2 constituting a part of the wall materials of the fermentor 1. The module 2 has a characteristic to permeate the gaseous oxygen in outdoor air into the fermentor 1 by the partial pressure difference between the gaseous oxygen in the outdoor air and the gaseous oxygen in the fermentor 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物処理装置および有機性廃棄物処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
各家庭、レストランやスーパー等から出る生ゴミ、水産市場、青果市場や養鶏・養豚場等から出る生ゴミや糞尿、あるいは食品加工業者等から出る生ゴミを発酵処理する各種処理装置が多数開発され使用されている。例えば、特開平9−77581号公報には、有機系廃棄物のコンポスト化装置が開示されている。このコンポスト化装置は、廃棄物の量や組成の変動に応じて、発酵処理のための温度、湿度やpH等の運転条件を適宜変更調節する。これにより、安定して発酵処理を行うことができる。
【0003】
また、処理装置の分解処理効率の向上を目指し、酸素富化装置を利用して、処理発酵槽内の酸素濃度の低下を防止する装置も開発されている。例えば、特開2001−334236号公報には、酸素富化装置を処理槽に接続した有機廃棄物処理装置が開示されている。この処理装置によれば、処理槽に酸素富化空気が送り込まれるので、処理槽内の酸素濃度の低下分を補うことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平9−77581号公報に開示されたコンポスト化装置では、装置が複雑化するので、高価にならざるを得ない。具体的には、pHセンサ、含水率センサ、湿度センサ、pH調整液の添加を調整する制御装置などが必要となるので、コストアップを避けることができない。
【0005】
特開2001−334236号公報に開示された有機廃棄物処理装置では、酸素富化装置により発生した酸素富化空気を処理槽に送るためにファンが必要である。また、酸素富化装置の酸素富化膜モジュール内部を減圧するための減圧手段が必要である。したがって、装置が大型化するという課題がある。
【0006】
また、特開2001−334236号公報に開示された有機廃棄物処理装置では、酸素富化装置からの酸素富化空気が処理槽内に導入され、処理によって発生する分解ガスが大気中に排気される。したがって、有機性廃棄物の微生物分解により発生する発酵熱が導入空気により冷却され、さらに大気中に排気されるので、熱の有効利用が十分でないという課題もある。
【0007】
一方、有機性廃棄物を処理する際に、発酵槽から悪臭が発生するという課題がある。例えば、持ち込まれる厨芥の悪臭、発酵過程で発生する有機酸、アミン、硫黄化合物などの分解産物による悪臭、発酵処理槽付近の清掃不備による腐敗臭などが発生する。
【0008】
悪臭の発生により、装置を屋外に設置することが余儀なくされているので、装置を設置する場所が制限される。悪臭は、発酵過程で発生する炭酸ガスや水蒸気とともに、主として排気口から外気へ排出される。従来の廃棄物処理装置では、排気口に脱臭装置などを設け、悪臭の回収に高額なイニシャルコストとランニングコストをかけている。また、家庭用の生ゴミ処理機では、脱臭に要する電力は、発酵のために必要とする電力、例えば撹拌に要する電力より大きいので、省エネルギーの観点からも、悪臭を可及的に発生させないことが望まれている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機性廃棄物処理装置は、有機性廃棄物を収容する密閉型発酵槽と、前記密閉型発酵槽の壁材の一部を構成する酸素富化膜モジュールとを有する有機性廃棄物処理装置であって、前記酸素富化膜モジュールは、外気中の酸素ガスと前記密閉型発酵槽内の酸素ガスとの分圧差によって、前記外気中の酸素ガスを前記密閉型発酵槽内に透過させる特性を有する。
【0010】
前記酸素富化膜モジュールは、酸素富化膜と断熱性通気部材との積層構造を有していても良い。
【0011】
前記酸素富化膜は、窒素ガス1cm3 当たりの透過秒数に対する酸素ガス1cm3 当たりの透過秒数の比が2以上であることが望ましい。
【0012】
前記断熱性通気部材は、連続発泡体から形成されていることが望ましい。
【0013】
前記密閉型発酵槽は、前記有機性廃棄物を投入するための投入口と、前記有機性廃棄物を撹拌する撹拌体と、前記有機性廃棄物の残渣を取り出すための取出し口と、前記密閉型発酵槽の温度を検知する熱センサと、前記熱センサからの温度情報に基づいて制御されるヒータとを有していても良い。
【0014】
前記酸素富化膜モジュールは、水蒸気透過性を有しており、前記密閉型発酵槽の上部に形成されていることが望ましい。
【0015】
前記酸素富化膜モジュールは、前記密閉型発酵槽側の面が水平面に対して傾斜または垂直となるように形成されていることが望ましい。
【0016】
前記密閉型発酵槽は、前記酸素富化膜モジュールの前記密閉型発酵槽側の面で発生した結露水を前記密閉型発酵槽外へ排出するための気密性水路を有していても良い。
【0017】
前記酸素富化膜モジュールは、前記密閉型発酵槽側の面の少なくとも一部が撥水処理されていても良い。また、前記酸素富化膜モジュールは、波状に形成されていることが望ましい。さらに、前記酸素富化膜モジュールは、抗菌および/または抗黴処理されていても良い。
【0018】
本発明の有機性廃棄物処理方法は、有機性廃棄物を密閉型発酵槽内に投入する工程と、投入された前記有機性廃棄物を好気的に分解する工程とを有する。前記分解工程により減少した、前記密閉型発酵槽内の酸素ガス分圧に応じて、前記密閉型発酵槽外から前記密閉型発酵槽内へ酸素ガスが導入される。
【0019】
前記分解工程は、好気性有機物分解菌の存在下で行われることが望ましい。また、前記好気性有機物分解菌(以下、好気性菌ともいう。)は、糖を資化(分解)する細菌および/またはセルロース分解菌を含んでいても良い。
【0020】
本発明の有機性廃棄物処理装置は、発酵槽が密閉性良く構成され、発酵槽の壁材の一部が酸素富化膜モジュールで構成されている。酸素富化膜モジュールは、酸素ガスを透過させる特性を有し、好ましくは、炭酸ガスおよび水蒸気を透過させる特性を有する。これら気体の透過の方向と透過速度は、外気における各気体の分圧と、発酵槽内における各気体の分圧の差により決定される。
【0021】
発酵槽内では、汚染菌(腐敗菌)として有機性廃棄物に夾雑する好気性菌などの微生物によって、有機性廃棄物が好気的な分解作用を受けて、炭酸ガスに酸化される。有機性廃棄物、特に生ゴミの場合は、その構成比率の約90%が水分である。植物性の残滓などでは、植物細胞の細胞壁が損傷を受けることで、細胞内部の水分が放出される。細胞内部に含まれる糖などの可溶成分が微生物の分解を受けて炭酸ガスに酸化変換(発酵)されると同時に、その発酵熱により水分が水蒸気になる。
【0022】
大気中の炭酸ガス濃度は、350ppm程度であり、大気中の湿度は50〜70%R.H.であるので、発酵槽内の炭酸ガス濃度および湿度は、大気中の炭酸ガス濃度や湿度よりも高くなる。発酵槽は密閉型であるので、酸素富化膜モジュールを介して、発酵槽内部から大気へ炭酸ガスおよび水蒸気の気体分子の流れが生じる。すなわち、炭酸ガスおよび水蒸気が酸素富化膜モジュールを透過して外気に放出される。
【0023】
一方、発酵槽内部では、有機性廃棄物が好気的に分解され、有機性廃棄物から炭酸ガスが生成されるに従って、酸素が消費されるので、発酵槽内の酸素ガス濃度が低下する。具体的には、大気中では21%の酸素ガス濃度が発酵槽内では21%よりも低下する。言い換えれば、酸素ガス濃度の低下量に比例して、酸素ガス分圧に差が生じる。発酵槽は密閉型であるので、酸素富化膜モジュールを介して、大気から発酵槽内部へ酸素の気体分子の流れが生じる。すなわち、有機性廃棄物の好気的な分解により減少した、密閉型発酵槽内の酸素ガス分圧に応じて、密閉型発酵槽外から密閉型発酵槽内へ酸素ガスが導入される。
【0024】
有機性廃棄物の好気的な分解は、発酵槽内の有機性廃棄物を撹拌し、微生物の分解反応を促進させることによって、持続的に進行する。発酵槽内で有機性廃棄物の好気的な分解が持続的に進行することによって、発酵槽内の酸素ガス分圧の減少が継続される。したがって、酸素富化膜モジュールに対して外部から動力を加えなくとも、発酵槽内の酸素ガス分圧が大気中の酸素ガス分圧に近づくように、酸素ガスの膜透過が進行する。
【0025】
酸素ガスの膜透過は、発酵槽内における酸素ガスの分圧の減少分だけ生じるので、発酵槽外から発酵槽内へ強制的に空気を送り込む場合に比して、外気が導入されることによる発酵槽内の温度低下を抑制することができる。また、酸素富化膜モジュールを介して発酵槽内から排気されるガスは、発酵槽内でガス分圧が上昇したガス(炭酸ガスと水蒸気)が主であるので、強制的に空気を排気する場合に比して、排気による発酵槽内の温度低下も抑制することができる。特に、大気中の約80%を占める窒素ガスが透過し難い酸素富化膜モジュールを用いることにより、窒素ガスの発酵槽外から発酵槽内への移動および発酵槽内から発酵槽外への移動を抑制することができるので、窒素ガスの通過に伴う熱収支が改善され、発酵槽内の温度低下をさらに抑制することができる。したがって、発酵熱を有効利用することができ、ヒータなどによる外部加熱を極力抑えることができるので、省エネルギーにも資する。
【0026】
本発明の有機性廃棄物処理装置によれば、酸素ガスの供給される環境下で微生物反応が進行するので、好気性菌が活発に作用し、嫌気性菌の活動が抑制される。したがって、嫌気性菌で生成される臭気性物質の発生が抑制され、腐敗臭などの悪臭の発生が低減される。発酵槽は密閉型であるので、悪臭成分は、発酵槽の壁材を透過することができず、また酸素富化膜モジュールを透過し難いので、密閉性の高い発酵槽内部からの悪臭の漏洩は低減される。加えて、発生した悪臭成分は、好気性菌により分解され得るので、悪臭の漏洩はさらに低減される。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【0028】
図1は、本実施形態の有機性廃棄物処理装置を模式的に示す断面図である。本実施形態の有機性廃棄物処理装置は、有機性廃棄物を収容する密閉型発酵槽(以下、発酵槽ともいう。)1と、発酵槽1の壁材の一部を構成する酸素富化膜モジュール2とを有する。
【0029】
発酵槽1は、縦横高さがいずれも1m程度の箱形発酵槽であり、断熱構造を有する。発酵槽1は、有機性廃棄物が滞留する金属製の容器1aと、正面上方に設けられた原料投入口とを有している。原料投入口は、蓋3により閉じることができる。蓋3の上部は、蝶番4を介して発酵槽1の壁材に取り付けられている。これにより、原料投入口を自在に開閉することができる。蓋3は、動作時において原料投入口を密閉することができる構造を有する。また、発酵槽1の背面には、発酵残渣取出し口(不図示)が設けられている。この取出し口も、開閉自在な蓋(不図示)により密閉され得る。なお、原料投入口または発酵残渣取出し口が開いているときは、センサがそれを感知して、撹拌、加熱などの動作が停止するようになっている。これにより、作業者の安全が図られる。
【0030】
発酵槽1の壁材の一部は、酸素富化膜モジュール2にて構成される。本実施形態では、発酵槽1の上部の壁材が、酸素富化膜モジュール2にて構成されている。なお、酸素富化膜モジュールは、発酵槽1の上部に限らず、発酵槽1の側部の壁材を構成していても良い。
【0031】
酸素富化膜モジュール2は、酸素富化膜5と断熱性通気部材6とが密接積層された構造を有している。本実施形態では、酸素富化膜5が発酵槽1の外側に、断熱性通気部材6が発酵槽1の内側になるように、酸素富化膜モジュール2が形成されている。なお、酸素富化膜5が発酵槽1の内側に、断熱性通気部材6が発酵槽1の外側になるように形成されていても良い。また、酸素富化膜モジュール2は、酸素富化膜5が二層の断熱性通気部材6に挟まれた構造を有していても良く、逆に二層の酸素富化膜5が断熱性通気部材6を挟む構造を有していても良い。
【0032】
酸素富化膜5は、酸素透過係数が1×10−9cm3 (STP)・cm/(cm2 ・s・cmHg)以上が望ましい。酸素透過係数は、所定の膜厚(例えば10μm)を有する酸素富化膜を用いて、その酸素透性能Fを求め、酸素透性能Fを膜厚で除することによって、求めることができる。
【0033】
また、酸素富化膜5は、酸素ガスの透過量が窒素ガスの透過量よりも大きい、言い換えれば、酸素ガスの分離特性が高いことが望ましい。具体的には、酸素富化膜5は、窒素ガス1cm3 当たりの透過秒数に対する酸素ガス1cm3 当たりの透過秒数の比、言い換えれば(酸素ガス1cm3 当たりの透過秒数)/(窒素ガス1cm3 当たりの透過秒数)(以下、分離係数ともいう。)が2以上であることが好ましく、さらに好ましくは4以上である。なお、分離係数は、面積が10.2cm2 の測定片を用いて、一定容量の酸素および窒素が測定片を透過する時間をそれぞれ測定することによって、求めることができる。
【0034】
分離係数の高い酸素富化膜5を用いることにより、槽内と槽外との間の窒素ガスの移動が抑制されるので、窒素ガスの移動による熱の移動が抑制される。具体的には、加熱された槽内よりも温度の低い外気中の窒素ガスが槽内に移動したり、あるいは槽内の加熱された窒素ガスが槽外へ排出されたりすることによって、槽内の温度が低下するのを抑制することができる。
【0035】
酸素富化膜5としては、例えば特公平7−77602号公報に開示された気体分離膜を用いることができる。具体的には、ポリフェニレンオキサイド、ポリ−4−メチルペンテン−1、1,2−ポリブタジエン、1,4−ポリブタジエン、ポリトリメチルシリルプロピンまたはポリシロキサン構造を主成分とする共重合体のうちの一種あるいはこれらの混合体の組成からなる気体分離膜を用いることができる。酸素富化膜5は、単層構造または多層構造のいずれでも良い。
【0036】
有機性廃棄物処理に要する酸素富化膜5の膜面積(以下、必要膜面積ともいう。)は、酸素富化膜5の酸素透過係数により異なる。例えば、ポリシロキサン構造を主成分とする共重合体(ポリヒドロキシスチレン−ポリスルホン−オルガノシロキサンのブロック共重合体)からなる気体分離膜では、酸素透過性能Fが2.67×10−3cm3 /cm2 ・s・cmHgである。大気中の酸素濃度を21%とすると、発酵槽内の酸素濃度が18%の場合、以下のような計算から必要膜面積が推定できる。槽内と槽外の酸素分圧差は下式で計算できる。
【0037】
P=76×0.21−76×0.18=2.28cmHg
【0038】
槽内に日量10Kgの厨芥の投入があった場合、厨芥の約90%が水分であると仮定すると、有機性廃棄物の重量は約1Kgと推定できる。有機性廃棄物の平均的組成がC172910Nの元素比率から構成されると仮定すれば、
2C172910N+77/2O2 →34CO2 +29H2 O+N
の反応式から、有機性廃棄物1モルに対して77/4モルの酸素が必要となる。約1Kgの有機性廃棄物は、約1000/407モルである。したがって、1モルの気体の容積を22.4mLとすると、約1Kgの有機性廃棄物を1日で分解するために必要な酸素量Qは約1059L/日、すなわち約44L/hr(約12cm3 /s)となる。必要膜面積は、Q/(F×P)で求められるので、上記の結果から約0.2m2 となる。
【0039】
本実施形態では、膜面積1m2 の酸素富化膜5を襞折り加工することにより、酸素富化膜5を波状に形成している。これにより、設置面積を0.1m2 とすることができる。本実施形態では、発酵槽1の上部(天井部分)に開口を設け、この開口の周辺の壁材に酸素富化膜5の周辺を気密性良く接着させている。
【0040】
酸素富化膜5は、炭酸ガスおよび水蒸気の分離特性が高いことが望ましい。具体的には、酸素富化膜5は、(炭酸ガス1cm3 当たりの透過秒数)/(窒素ガス1cm3 当たりの透過秒数)が約22以上であり、(水蒸気1cm3 当たりの透過秒数)/(窒素ガス1cm3 当たりの透過秒数)が約12以上であることが望ましい。有機性廃棄物の発酵により、炭酸ガスと水蒸気が発生するので、発酵槽1内における炭酸ガスおよび水蒸気の各分圧が上昇する。炭酸ガスおよび水蒸気の分離特性が高い酸素富化膜5を用いることにより、発酵槽1内の炭酸ガスおよび水蒸気が、発酵槽1外における炭酸ガスおよび水蒸気の各分圧と略平衡になるように、発酵槽1外へ透過される。
【0041】
酸素富化膜5の発酵槽1内側の面には、断熱性通気部材6が設けられている。断熱性通気部材6は、発酵槽1内部の熱を断熱し、かつ酸素富化膜5を介して気体が透過可能となる構造を有する。断熱性通気部材6は、例えばウレタン樹脂からなる連続発泡体で構成される。本実施形態では、厚み20mmの連続発泡体を用いている。断熱性通気部材6は、酸素富化膜5の支持体を兼ねている。
【0042】
酸素富化膜5と断熱性通気部材6とを積層させた壁材(酸素富化膜モジュール2)は、高湿雰囲気に常時晒されるので、微生物による浸食被害を受けやすい。浸食被害を避けるために、断熱性通気部材6の発酵槽1の内側面6aに、抗菌および/または抗黴処理を施すことが望ましい。例えば、断熱性通気部材6の発酵槽1内側面6aに、非溶出系、非揮散性の抗菌性塗料を塗布する。抗菌性塗料は、銀系抗菌剤と亜鉛系抗菌剤との混合物を油性樹脂に分散させた塗料である。これにより、発酵槽1内部の微生物に影響を与えずに、断熱性通気部材6に付着する微生物に対してのみ、抗菌抗黴効果を発揮することができる。
【0043】
断熱性通気部材6の発酵槽1内側面6aに水の膜が形成されると、酸素富化膜5のガス透過性能が低下する。そこで、断熱性通気部材6の発酵槽1内側面6aに水の膜が形成され難くなるように、発酵槽1内側面6aに処理を施すことが望ましい。例えば、断熱性通気部材6の発酵槽1内側面6aの少なくとも一部に、シリコーン系やフッ素系の撥水処理剤を塗布して、撥水処理を施しても良い。
【0044】
また、酸素富化膜モジュール2の発酵槽1側の面が水平面に対して傾斜または垂直となるように、酸素富化膜モジュール2を設けることによっても、水の膜が形成され難くなる。本実施形態では、酸素富化膜モジュール2は、波状に形成され、断熱性通気部材6の発酵槽1内側面6aが水平面に対して傾斜しているので、内側面6aに発生した結露水は下方に流れる。ここで、波状とは、山部および谷部が角張った場合だけでなく、なだらかな曲線となった場合も含む。また、図1に示すような鋸歯状の場合だけでなく、矩形波状の場合も含む。
【0045】
波状の酸素富化膜モジュール2の下部(発酵槽1側の谷部)には、結露水が滴下して有機性廃棄物に戻らないように、結露水を発酵槽1外へ排出するための樋などの水路7が設けられている。水路7は、発酵槽1の気密性を保持しながら、結露水を発酵槽1外へ排出することができる。水路7としては、例えばU字管を用いた水封機構を採用することができる。具体的には、U字管の一方の開口を発酵槽1内に連通させ、他方の開口を発酵槽1外に出す。U字管内に予め水を溜めておいて、発酵槽1の内側と外側とを連通するU字管を水により封止する。発酵槽1内からU字管に水が注入されると、U字管の両水面が上昇する。U字管の両水面がある程度の水位に達したとき、発酵槽1外側の管から水があふれ出すように、外側の管の長さを調整する。これにより、結露水を発酵槽1外へ排出するとき、発酵槽1内の気密性が保持される。なお、発酵槽1内に設けた排水溜めに結露水を溜め、定期的なメンテナンスにより、排水溜めに溜まった水を発酵槽1外へ排水するようにしても良い。
【0046】
本実施形態の発酵槽1の中央部には、撹拌体8が設けられている。撹拌体8は、撹拌翼や撹拌棒などの撹拌子8aと、撹拌子8aに接続された回転軸8bとを有する。発酵槽1の外部には、回転軸8bを回転駆動させるための駆動モータ(不図示)が設けられている。撹拌体8の回転軸8bは、発酵槽1の壁材を貫通する軸受け(不図示)で支持されるとともに、駆動モータに接続されている。投入された有機性廃棄物を撹拌体8が撹拌することにより、定期的に効率よく有機性廃棄物を酸素に接触させることができる。なお、軸受けは、発酵槽1の壁材に気密性良く設けられている。
【0047】
発酵槽1は、発酵槽1内の温度を検知する熱センサ9と、熱センサ9からの温度情報に基づいて制御されるヒータ10とを有する。本実施形態では、熱センサ9は、発酵槽1の容器1aに設けられており、容器1aの熱伝導により発酵槽1内の温度を検知することができる。ヒータ10は、容器1aの外側面に設けられている。ヒータ10は、典型的には、面状ヒータなどである。
【0048】
有機性廃棄物を処理する初期段階では、発酵槽1内の温度が微生物の至適温度に達していないので、温度センサ9は、発酵槽1内の温度が微生物の至適温度未満であるという情報をヒータ10に送る。ヒータ10は、この情報を受けて、発熱を開始する。これにより、発酵槽1内の温度が上昇する。有機性廃棄物の発酵が開始されると、発酵熱により発酵槽1内の温度がさらに上昇する。発酵槽1内の温度が微生物の至適温度に越えると、微生物が死滅したり、微生物による発酵が停止したりするので、発酵槽1内の温度が一定温度以上になったときは、熱センサ9がこれを検知する。ヒータ10は、発酵槽1内の温度が一定温度以上であるという情報を熱センサ9から受けると、加熱を停止する。以上の動作により、発酵槽1内の温度を適宜制御することができる。
【0049】
発酵処理される有機性廃棄物は、汚染菌(腐敗菌)として夾雑する好気性菌などの微生物を通常は有しているので、好気性菌を加えずに、発酵処理を行うことも可能である。但し、有機性廃棄物中の好気性菌の濃度は不明であるので、好気性菌の濃度によっては十分な発酵ができないおそれがある。そこで、発酵処理に際して、有機性廃棄物に好気性菌を加えることが望ましい。好気性菌としては、糖を資化する細菌およびセルロース分解菌が挙げられる。これらは、単独使用または併用することができる。糖を資化する細菌としては、例えば、Bacillus(バシラス属)、Streptomyces(放線菌属)、Staphylococcus(ブドウ球菌属)などが挙げられる。セルロース分解菌としては、例えば、Bacillus(バシラス属)などが挙げられる。これらの微生物を用いることにより、安全性を保ちながら、有機性廃棄物を分解することができる。
【0050】
発酵促進のために発酵資材を有機性廃棄物に加えることが望ましい。例えば、特開2001−334236号公報に開示された、ミネラルなどからなる促進剤を有機性廃棄物に加えることが望ましい。
【0051】
本実施形態の有機性廃棄物処理装置によれば、発酵に必要な酸素の流入、発酵で発生した炭酸ガスおよび水蒸気の流出が共に、酸素富化膜モジュール2を経由して行われる。これにより、発酵槽1内における発酵に関する環境条件が維持されると共に、好気性菌の増殖を促して、嫌気性菌に起因する悪臭の発生が抑制される。さらに、発生する可能性のある悪臭成分は、酸素富化膜モジュール2の透過性の低さから、発酵槽1外に漏洩し難く、異臭性の低いきれいな発酵槽1を具現化できる。
【0052】
ガスの透過に関しては、有機性廃棄物の微生物分解により発生するガス分圧の差により動作するので、特別の外部動力を必要とせず、極めて高い省エネルギー性を具現化できる。
【0053】
腐敗臭による衛生害虫の誘引現象も生じることなく、環境を不衛生的な状態にすることなく、装置を稼働できる。
【0054】
(実施例)
実施形態の有機性廃棄物処理装置を用いて、有機性廃棄物の処理を行った。但し、酸素富化膜5として、ポリヒドロキシスチレン−ポリスルホン−オルガノシロキサンのブロック共重合体からなる気体分離膜を用いた。
【0055】
有機性廃棄物1Kg処理(生ゴミ約10Kg/日処理)に際し、まず、有機性廃棄物を0.3Kg(生ゴミとして約3Kg)投入した。NB(ニュートリエント・ブロス)培地に分解微生物としてのBacillus subtilis を107 cfu/ml懸濁させた懸濁液10mlを均一に有機性廃棄物に散布して馴化を開始した。NB培地は、純水1L当たりに、肉エキス3g、ペプトン10g、塩化ナトリウム5gを溶解した培地である。その後7日間にわたり、有機性廃棄物を0.3Kg/日(生ゴミとして約3Kg/日)投入し続けることにより、所定量の有機性廃棄物1Kg処理(生ゴミ約10Kg/日処理)を処理できるような能力に達した。
【0056】
所定の稼働状態に達した後、発酵槽内では、内部のpH低下などの発酵異常も生じず、安定的に運転できた。このことから、酸素富化膜モジュール2が有効に機能し、良好な発酵状態を維持していることが確認された。
【0057】
発酵原料(厨芥)を投入した後に、投入口付近の清掃を行った。有機性廃棄物処理装置付近では異臭や悪臭を感じなかった。したがって、実施形態の発酵槽は、防臭型発酵槽として有効性であることを確認できた。
【0058】
実施形態の有機性廃棄物処理装置によれば、消臭装置や電気触媒式脱臭器などの多くの電力を消費する装置を併設せずに済む。これにより、省電力化、省スペース化が図られる。
【0059】
腐敗臭が周囲に広まらないことから、ハエなどの衛生害虫の誘引も生じなかった。したがって、極めて衛生的に有機性廃棄物の分解が行えるなどの特長を有することも確認できた。
【0060】
【発明の効果】
本発明の有機性廃棄物処理装置によれば、省エネルギー、省スペース化が図られる。また、悪臭の発生が抑制されるので、悪臭の処理に要するコストを削減できる。衛生面に優れるので、設置場所が制限されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の有機性廃棄物処理装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
1  密閉型発酵槽
2  酸素富化膜モジュール
5  酸素富化膜
6  断熱性通気部材
8  撹拌体
9  熱センサ
10  ヒータ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic waste treatment device and an organic waste treatment method.
[0002]
[Prior art]
Many types of processing equipment have been developed to ferment garbage from households, restaurants, supermarkets, etc., garbage and manure from fisheries markets, fruit and vegetable markets, poultry and pig farms, and garbage from food processors. It is used. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-77581 discloses an apparatus for composting organic waste. This composting device appropriately changes and adjusts operating conditions such as temperature, humidity, and pH for fermentation treatment according to fluctuations in the amount and composition of waste. Thereby, a fermentation process can be performed stably.
[0003]
Further, with the aim of improving the decomposition treatment efficiency of the treatment device, a device has been developed which uses an oxygen enrichment device to prevent a decrease in the oxygen concentration in the treated fermenter. For example, JP-A-2001-334236 discloses an organic waste treatment device in which an oxygen enrichment device is connected to a treatment tank. According to this processing apparatus, since the oxygen-enriched air is sent into the processing tank, the decrease in the oxygen concentration in the processing tank can be compensated.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the composting device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-77581 is inevitably expensive because the device is complicated. Specifically, a pH sensor, a moisture content sensor, a humidity sensor, a control device for adjusting the addition of the pH adjusting liquid, and the like are required, so that an increase in cost cannot be avoided.
[0005]
In the organic waste treatment apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-334236, a fan is required to send oxygen-enriched air generated by the oxygen enrichment apparatus to a treatment tank. Further, a pressure reducing means for reducing the pressure inside the oxygen-enriched membrane module of the oxygen-enriching apparatus is required. Therefore, there is a problem that the device becomes large.
[0006]
Further, in the organic waste treatment apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-334236, oxygen-enriched air from the oxygen enrichment apparatus is introduced into the treatment tank, and decomposition gas generated by the treatment is exhausted to the atmosphere. You. Therefore, since the fermentation heat generated by the microbial decomposition of the organic waste is cooled by the introduced air and exhausted to the atmosphere, there is a problem that the effective use of heat is not sufficient.
[0007]
On the other hand, when treating organic waste, there is a problem that a bad odor is generated from the fermenter. For example, a bad smell of kitchen garbage brought in, a bad smell due to decomposition products such as organic acids, amines, and sulfur compounds generated in the fermentation process, and a putrid smell due to improper cleaning near the fermentation treatment tank are generated.
[0008]
The generation of offensive odors necessitates installation of the device outdoors, which limits the location where the device is installed. The offensive odor is mainly discharged from the exhaust port to the outside air together with carbon dioxide gas and water vapor generated in the fermentation process. In a conventional waste treatment apparatus, a deodorizing device or the like is provided at an exhaust port, and high initial costs and running costs are required for collecting bad odors. Further, in a household garbage disposer, the power required for deodorization is larger than the power required for fermentation, for example, the power required for stirring, so that from the viewpoint of energy saving, it is necessary to minimize the generation of offensive odors. Is desired.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The organic waste treatment apparatus of the present invention is an organic waste having an enclosed fermenter for containing organic waste and an oxygen-enriched membrane module constituting a part of a wall material of the enclosed fermenter. In the treatment apparatus, the oxygen-enriched membrane module transmits the oxygen gas in the outside air into the closed fermentation tank by a partial pressure difference between the oxygen gas in the outside air and the oxygen gas in the closed fermentation tank. It has the property to make it.
[0010]
The oxygen-enriched membrane module may have a laminated structure of an oxygen-enriched membrane and a heat-insulating ventilation member.
[0011]
The oxygen-enriched film is 1 cm in nitrogen gas.3Oxygen gas 1cm per second3It is desirable that the ratio of transmission seconds per unit is 2 or more.
[0012]
It is desirable that the heat-insulating ventilation member is formed of a continuous foam.
[0013]
The closed fermenter has an inlet for charging the organic waste, a stirrer for stirring the organic waste, an outlet for removing a residue of the organic waste, It may have a heat sensor for detecting the temperature of the type fermenter, and a heater controlled based on temperature information from the heat sensor.
[0014]
It is preferable that the oxygen-enriched membrane module has a water vapor permeability and is formed on an upper part of the closed fermenter.
[0015]
It is preferable that the oxygen-enriched membrane module is formed such that a surface on the closed fermenter side is inclined or perpendicular to a horizontal plane.
[0016]
The closed fermenter may have an airtight channel for discharging dew water generated on the surface of the oxygen-enriched membrane module on the closed fermenter side to the outside of the closed fermenter.
[0017]
In the oxygen-enriched membrane module, at least a part of the surface on the closed fermenter side may be subjected to a water-repellent treatment. Further, it is preferable that the oxygen-enriched film module is formed in a wavy shape. Further, the oxygen-enriched membrane module may be subjected to antibacterial and / or antifungal treatment.
[0018]
The organic waste treatment method of the present invention includes a step of charging an organic waste into a closed fermenter, and a step of aerobically decomposing the charged organic waste. Oxygen gas is introduced into the closed fermenter from outside the closed fermenter according to the oxygen gas partial pressure in the closed fermenter reduced by the decomposition step.
[0019]
The decomposition step is desirably performed in the presence of an aerobic organic matter-decomposing bacterium. Further, the aerobic organic matter-decomposing bacterium (hereinafter, also referred to as aerobic bacterium) may include a bacterium that assimilate (degrade) sugar and / or a cellulose-degrading bacterium.
[0020]
In the organic waste treatment apparatus of the present invention, the fermenter is configured with good airtightness, and a part of the wall material of the fermenter is configured with an oxygen-enriched membrane module. The oxygen-enriched membrane module has a property of transmitting oxygen gas, and preferably has a property of transmitting carbon dioxide gas and water vapor. The direction and speed of permeation of these gases are determined by the difference between the partial pressure of each gas in the outside air and the partial pressure of each gas in the fermenter.
[0021]
In the fermenter, the organic waste undergoes an aerobic decomposition action and is oxidized to carbon dioxide gas by microorganisms such as aerobic bacteria contaminating the organic waste as contaminating bacteria (rot bacteria). In the case of organic waste, particularly garbage, about 90% of its constituent ratio is water. In plant residues, for example, the cell walls of plant cells are damaged, thereby releasing water inside the cells. Soluble components such as sugars contained in the cells are oxidized and converted (fermented) into carbon dioxide by the decomposition of microorganisms, and the heat of the fermentation turns moisture into steam.
[0022]
The concentration of carbon dioxide in the atmosphere is about 350 ppm, and the humidity in the atmosphere is 50 to 70% RH. H. Therefore, the concentration and humidity of carbon dioxide in the fermenter are higher than the concentration and humidity of carbon in the atmosphere. Since the fermenter is a closed type, gas molecules of carbon dioxide and water vapor flow from the inside of the fermenter to the atmosphere via the oxygen-enriched membrane module. That is, the carbon dioxide gas and the water vapor pass through the oxygen-enriched membrane module and are released to the outside air.
[0023]
On the other hand, inside the fermenter, the organic waste is aerobically decomposed and oxygen is consumed as carbon dioxide is generated from the organic waste, so that the oxygen gas concentration in the fermenter decreases. Specifically, the oxygen gas concentration of 21% in the atmosphere is lower than 21% in the fermenter. In other words, a difference occurs in the oxygen gas partial pressure in proportion to the decrease in the oxygen gas concentration. Since the fermenter is closed, a flow of gas molecules of oxygen is generated from the atmosphere into the fermenter through the oxygen-enriched membrane module. That is, oxygen gas is introduced into the closed fermenter from outside the closed fermenter according to the oxygen gas partial pressure in the closed fermenter that has been reduced by the aerobic decomposition of the organic waste.
[0024]
Aerobic decomposition of organic waste proceeds continuously by agitating the organic waste in the fermenter and promoting the decomposition reaction of microorganisms. As the aerobic decomposition of organic waste continuously proceeds in the fermenter, the oxygen gas partial pressure in the fermenter is continuously reduced. Therefore, the oxygen gas permeation proceeds so that the oxygen gas partial pressure in the fermenter approaches the oxygen gas partial pressure in the atmosphere without externally applying power to the oxygen-enriched membrane module.
[0025]
Oxygen gas permeation occurs only by the decrease in the partial pressure of oxygen gas in the fermenter, so the outside air is introduced as compared to the case where air is forcibly sent from outside the fermenter to the fermenter. Temperature drop in the fermenter can be suppressed. In addition, since the gas exhausted from the fermenter via the oxygen-enriched membrane module is mainly a gas (carbon dioxide and water vapor) whose gas partial pressure has increased in the fermenter, the air is forcibly exhausted. As compared with the case, the temperature decrease in the fermenter due to the exhaust can be suppressed. In particular, by using an oxygen-enriched membrane module in which nitrogen gas occupying about 80% of the atmosphere is difficult to permeate, the nitrogen gas moves from outside the fermenter to the fermenter and from the fermenter to the outside of the fermenter. Can be suppressed, the heat balance accompanying the passage of nitrogen gas is improved, and the temperature drop in the fermenter can be further suppressed. Therefore, the fermentation heat can be effectively used, and external heating by a heater or the like can be suppressed as much as possible, which contributes to energy saving.
[0026]
According to the organic waste treatment apparatus of the present invention, a microbial reaction proceeds in an environment to which oxygen gas is supplied, so that aerobic bacteria act actively and the activity of anaerobic bacteria is suppressed. Therefore, generation of odorous substances generated by the anaerobic bacteria is suppressed, and generation of malodor such as putrefaction odor is reduced. Since the fermenter is a closed type, malodorous components cannot permeate through the wall material of the fermenter and hardly permeate through the oxygen-enriched membrane module. Is reduced. In addition, the generated malodor components can be decomposed by aerobic bacteria, so that the leakage of malodor is further reduced.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.
[0028]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an organic waste treatment apparatus of the present embodiment. The organic waste treatment apparatus according to the present embodiment includes a closed fermenter (hereinafter, also referred to as a fermenter) 1 for accommodating organic waste and oxygen enrichment forming a part of a wall material of the fermenter 1. And a membrane module 2.
[0029]
The fermenter 1 is a box-shaped fermenter having a height and width of about 1 m each, and has a heat insulating structure. The fermenter 1 has a metal container 1a in which organic waste stays, and a raw material input port provided at the upper front. The raw material inlet can be closed by the lid 3. The upper part of the lid 3 is attached to the wall material of the fermenter 1 via a hinge 4. Thereby, the material inlet can be freely opened and closed. The lid 3 has a structure capable of sealing the raw material inlet during operation. A fermentation residue outlet (not shown) is provided on the back of the fermenter 1. This outlet can also be sealed by a lid (not shown) that can be opened and closed. When the raw material inlet or the fermentation residue outlet is open, the sensor detects the opening and stops operations such as stirring and heating. Thereby, the safety of the worker is achieved.
[0030]
A part of the wall material of the fermenter 1 is constituted by the oxygen-enriched membrane module 2. In the present embodiment, an upper wall material of the fermenter 1 is constituted by the oxygen-enriched membrane module 2. The oxygen-enriched membrane module is not limited to the upper part of the fermenter 1 and may constitute a wall material on the side of the fermenter 1.
[0031]
The oxygen-enriched membrane module 2 has a structure in which an oxygen-enriched membrane 5 and a heat insulating ventilation member 6 are closely stacked. In the present embodiment, the oxygen-enriched membrane module 2 is formed such that the oxygen-enriched membrane 5 is located outside the fermenter 1 and the heat-insulating ventilation member 6 is located inside the fermenter 1. The oxygen-enriched membrane 5 may be formed inside the fermenter 1 and the heat-insulating ventilation member 6 may be formed outside the fermenter 1. Further, the oxygen-enriched membrane module 2 may have a structure in which the oxygen-enriched membrane 5 is sandwiched between two layers of the heat-insulating ventilation members 6. A structure that sandwiches the ventilation member 6 may be provided.
[0032]
The oxygen-enriched membrane 5 has an oxygen permeability coefficient of 1 × 10-9cm3(STP) · cm / (cm2S · cmHg) or more is desirable. The oxygen permeability coefficient can be determined by using an oxygen-enriched film having a predetermined film thickness (for example, 10 μm), obtaining its oxygen permeability F, and dividing the oxygen permeability F by the film thickness.
[0033]
Further, it is desirable that the oxygen-enriched film 5 has a higher permeation amount of oxygen gas than a permeation amount of nitrogen gas, in other words, high oxygen gas separation characteristics. Specifically, the oxygen-enriched film 5 has a thickness of 1 cm of nitrogen gas.3Oxygen gas 1cm per second3Per second ratio, in other words, (oxygen gas 1 cm3Per second) / (1 cm of nitrogen gas)3(Per second) (hereinafter, also referred to as a separation coefficient) is preferably 2 or more, and more preferably 4 or more. In addition, the separation coefficient is 10.2 cm in area.2Can be obtained by measuring the time required for a fixed volume of oxygen and nitrogen to pass through the measurement piece, respectively.
[0034]
By using the oxygen-enriched membrane 5 having a high separation coefficient, the transfer of nitrogen gas between the inside and outside of the tank is suppressed, so that the transfer of heat due to the transfer of nitrogen gas is suppressed. Specifically, the nitrogen gas in the outside air having a lower temperature than that in the heated tank moves into the tank, or the heated nitrogen gas in the tank is discharged out of the tank, so that the inside of the tank is discharged. Temperature can be prevented from lowering.
[0035]
As the oxygen-enriched membrane 5, for example, a gas separation membrane disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-77602 can be used. Specifically, polyphenylene oxide, poly-4-methylpentene-1,1,2-polybutadiene, 1,4-polybutadiene, polytrimethylsilylpropyne or one of copolymers having a polysiloxane structure as a main component or A gas separation membrane having the composition of these mixtures can be used. The oxygen-enriched film 5 may have either a single-layer structure or a multilayer structure.
[0036]
The film area of the oxygen-enriched film 5 required for the organic waste treatment (hereinafter, also referred to as a required film area) differs depending on the oxygen permeability coefficient of the oxygen-enriched film 5. For example, a gas separation membrane composed of a copolymer having a polysiloxane structure as a main component (a block copolymer of polyhydroxystyrene-polysulfone-organosiloxane) has an oxygen permeability F of 2.67 × 10-3cm3/ Cm2・ S · cmHg. Assuming that the oxygen concentration in the atmosphere is 21%, when the oxygen concentration in the fermenter is 18%, the required film area can be estimated from the following calculation. The oxygen partial pressure difference between the inside and outside of the tank can be calculated by the following equation.
[0037]
P = 76 × 0.21-76 × 0.18 = 2.28 cmHg
[0038]
If 10 kg of kitchen garbage is put into the tank daily, assuming that about 90% of kitchen garbage is water, the weight of organic waste can be estimated to be about 1 kg. Average composition of organic waste is C17H29O10Assuming that it is composed of the element ratio of N,
2C17H29O10N + 77 / 2O2→ 34CO2+ 29H2O + N2
According to the reaction formula, 77/4 mol of oxygen is required for 1 mol of the organic waste. About 1 kg of organic waste is about 1000/407 mol. Therefore, assuming that the volume of one mole of gas is 22.4 mL, the amount of oxygen Q required to decompose about 1 kg of organic waste in one day is about 1059 L / day, that is, about 44 L / hr (about 12 cm3/ S). Since the required film area is determined by Q / (F × P), the required film area is about 0.2 m from the above result.2It becomes.
[0039]
In this embodiment, the film area is 1 m2The oxygen-enriched film 5 is formed into a wavy shape by folding the oxygen-enriched film 5. This allows the installation area to be 0.1 m2It can be. In the present embodiment, an opening is provided in the upper part (the ceiling part) of the fermenter 1, and the periphery of the oxygen-enriched membrane 5 is adhered to the wall material around the opening with good airtightness.
[0040]
It is desirable that the oxygen-enriched film 5 has high carbon dioxide and water vapor separation characteristics. Specifically, the oxygen-enriched film 5 is formed of (carbon dioxide gas 1 cm3Per second) / (1 cm of nitrogen gas)3Per second) is about 22 or more, and3Per second) / (1 cm of nitrogen gas)3(Per second) is preferably about 12 or more. Since carbon dioxide and steam are generated by fermentation of the organic waste, each partial pressure of the carbon dioxide and steam in the fermenter 1 increases. By using the oxygen-enriched membrane 5 having a high separation characteristic of carbon dioxide and water vapor, the carbon dioxide gas and water vapor in the fermenter 1 are substantially equilibrated with the respective partial pressures of carbon dioxide gas and water vapor outside the fermenter 1. , To the outside of the fermenter 1.
[0041]
A heat insulating ventilation member 6 is provided on a surface of the oxygen-enriched membrane 5 inside the fermenter 1. The heat-insulating ventilation member 6 has a structure that insulates heat inside the fermenter 1 and allows gas to pass through the oxygen-enriched membrane 5. The heat insulating ventilation member 6 is made of a continuous foam made of, for example, urethane resin. In this embodiment, a continuous foam having a thickness of 20 mm is used. The heat insulating ventilation member 6 also serves as a support for the oxygen-enriched membrane 5.
[0042]
The wall material (oxygen-enriched membrane module 2) in which the oxygen-enriched membrane 5 and the heat-insulating ventilation member 6 are laminated is always exposed to a high-humidity atmosphere, and thus is easily eroded by microorganisms. In order to avoid erosion damage, it is desirable to perform antibacterial and / or antifungal treatment on the inner surface 6a of the fermenter 1 of the heat insulating ventilation member 6. For example, a non-eluting, non-volatile antibacterial paint is applied to the inner surface 6a of the fermenter 1 of the heat insulating ventilation member 6. The antibacterial paint is a paint in which a mixture of a silver-based antibacterial agent and a zinc-based antibacterial agent is dispersed in an oil-based resin. Thereby, the antibacterial and antifungal effect can be exerted only on the microorganisms adhering to the heat insulating ventilation member 6 without affecting the microorganisms inside the fermenter 1.
[0043]
When a water film is formed on the inner side surface 6a of the fermenter 1 of the heat insulating ventilation member 6, the gas permeability of the oxygen-enriched film 5 is reduced. Therefore, it is desirable to perform treatment on the inner surface 6a of the fermenter 1 so that a water film is less likely to be formed on the inner surface 6a of the fermenter 1 of the heat insulating ventilation member 6. For example, a water-repellent treatment may be applied to at least a part of the inner surface 6a of the fermenter 1 of the heat-insulating ventilation member 6 by applying a silicone-based or fluorine-based water-repellent agent.
[0044]
Also, by providing the oxygen-enriched membrane module 2 so that the surface of the oxygen-enriched membrane module 2 on the side of the fermenter 1 is inclined or perpendicular to the horizontal plane, it is difficult to form a water film. In the present embodiment, the oxygen-enriched membrane module 2 is formed in a wavy shape, and the inner surface 6a of the fermenter 1 of the heat-insulating ventilation member 6 is inclined with respect to the horizontal plane. It flows down. Here, the wavy shape includes not only a case where the peaks and the valleys are angular, but also a case where the waveforms have a gentle curve. Further, not only the case of a sawtooth shape as shown in FIG. 1 but also the case of a rectangular wave shape is included.
[0045]
At the lower part of the wavy oxygen-enriched membrane module 2 (the valley on the fermenter 1 side), the condensate is discharged to the outside of the fermenter 1 so that the condensate does not drop and return to the organic waste. A water channel 7 such as a gutter is provided. The water channel 7 can discharge the dew water outside the fermenter 1 while maintaining the airtightness of the fermenter 1. As the water channel 7, for example, a water sealing mechanism using a U-shaped tube can be adopted. Specifically, one opening of the U-shaped tube is communicated with the inside of the fermenter 1, and the other opening is taken out of the fermenter 1. Water is stored in the U-shaped pipe in advance, and the U-shaped pipe communicating between the inside and the outside of the fermenter 1 is sealed with water. When water is injected into the U-tube from inside the fermenter 1, both water surfaces of the U-tube rise. When both water surfaces of the U-shaped tube reach a certain water level, the length of the outer tube is adjusted so that water overflows from the outer tube of the fermenter 1. Thereby, when the dew water is discharged out of the fermenter 1, the airtightness in the fermenter 1 is maintained. In addition, it is also possible to collect dew water in a sump provided in the fermentation tank 1 and drain the water accumulated in the sump to the outside of the fermentation tank 1 by regular maintenance.
[0046]
A stirring body 8 is provided at the center of the fermenter 1 according to the present embodiment. The stirrer 8 has a stirrer 8a such as a stirring blade or a stirrer, and a rotating shaft 8b connected to the stirrer 8a. A drive motor (not shown) for rotating the rotation shaft 8b is provided outside the fermenter 1. The rotating shaft 8b of the stirring body 8 is supported by a bearing (not shown) penetrating the wall material of the fermenter 1, and is connected to a drive motor. By stirring the inputted organic waste by the stirrer 8, the organic waste can be periodically and efficiently brought into contact with oxygen. The bearing is provided on the wall material of the fermenter 1 with good airtightness.
[0047]
The fermenter 1 has a heat sensor 9 for detecting the temperature in the fermenter 1, and a heater 10 controlled based on temperature information from the heat sensor 9. In this embodiment, the heat sensor 9 is provided in the container 1a of the fermenter 1, and can detect the temperature in the fermenter 1 by the heat conduction of the container 1a. The heater 10 is provided on the outer surface of the container 1a. The heater 10 is typically a planar heater or the like.
[0048]
In the initial stage of treating the organic waste, the temperature in the fermenter 1 has not reached the optimal temperature of the microorganisms, so the temperature sensor 9 indicates that the temperature in the fermenter 1 is lower than the optimal temperature of the microorganisms. The information is sent to the heater 10. Upon receiving this information, the heater 10 starts generating heat. Thereby, the temperature in the fermenter 1 rises. When the fermentation of the organic waste is started, the temperature in the fermenter 1 further increases due to the heat of fermentation. If the temperature in the fermenter 1 exceeds the optimal temperature of the microorganism, the microorganism will be killed or the fermentation by the microorganism will be stopped. Therefore, when the temperature in the fermenter 1 exceeds a certain temperature, the heat sensor 9 detects this. The heater 10 stops heating when it receives information from the heat sensor 9 that the temperature in the fermenter 1 is equal to or higher than a certain temperature. By the above operation, the temperature in the fermenter 1 can be appropriately controlled.
[0049]
Organic waste to be fermented usually has microorganisms such as aerobic bacteria contaminating as contaminating bacteria (septic bacteria), so it is possible to perform fermentation without adding aerobic bacteria. is there. However, since the concentration of aerobic bacteria in organic waste is unknown, sufficient fermentation may not be possible depending on the concentration of aerobic bacteria. Therefore, it is desirable to add aerobic bacteria to the organic waste during the fermentation treatment. Aerobic bacteria include sugar assimilating bacteria and cellulolytic bacteria. These can be used alone or in combination. Examples of the bacteria that assimilate sugar include Bacillus (Bacillus), Streptomyces (Streptomyces), and Staphylococcus (Staphylococcus). Examples of the cellulolytic bacteria include Bacillus. By using these microorganisms, organic waste can be decomposed while maintaining safety.
[0050]
It is desirable to add fermentation materials to the organic waste to promote fermentation. For example, it is desirable to add an accelerator composed of minerals or the like disclosed in JP-A-2001-334236 to organic waste.
[0051]
According to the organic waste treatment apparatus of the present embodiment, both the inflow of oxygen necessary for fermentation and the outflow of carbon dioxide and steam generated by fermentation are performed via the oxygen-enriched membrane module 2. This maintains the environmental conditions related to fermentation in the fermenter 1 and promotes the growth of aerobic bacteria, thereby suppressing the generation of offensive odors caused by anaerobic bacteria. Further, the malodorous component that may be generated is hardly leaked out of the fermenter 1 due to the low permeability of the oxygen-enriched membrane module 2, and the clean fermenter 1 with low off-odor can be realized.
[0052]
Regarding the gas permeation, since it operates by the difference in gas partial pressure generated by the microbial decomposition of organic waste, it does not require any special external power and can realize extremely high energy saving.
[0053]
The apparatus can be operated without causing the hygiene pests to be attracted by the putrefaction odor and without bringing the environment into an unsanitary state.
[0054]
(Example)
The organic waste was treated using the organic waste treatment apparatus of the embodiment. However, as the oxygen-enriched membrane 5, a gas separation membrane composed of a block copolymer of polyhydroxystyrene-polysulfone-organosiloxane was used.
[0055]
In processing 1 kg of organic waste (approximately 10 kg of garbage / day), first, 0.3 kg of organic waste (about 3 kg of garbage) was charged. Bacillus {subtilis} as a decomposing microorganism was added to an NB (nutrient broth) medium.7Acclimation was started by uniformly spraying 10 ml of the cfu / ml suspension over the organic waste. The NB medium is a medium in which 3 g of meat extract, 10 g of peptone, and 5 g of sodium chloride are dissolved per 1 L of pure water. Over the next 7 days, 0.3 kg / day of organic waste (approximately 3 kg / day as garbage) is continuously supplied, thereby processing a predetermined amount of 1 kg of organic waste (approximately 10 kg / day of garbage). You have reached the ability to do so.
[0056]
After reaching the predetermined operating state, the fermenter was able to operate stably without any fermentation abnormality such as a decrease in pH inside the fermenter. From this, it was confirmed that the oxygen-enriched membrane module 2 functioned effectively and maintained a good fermentation state.
[0057]
After feeding the fermentation raw materials (garbage), the vicinity of the input port was cleaned. No off-flavor or odor was felt near the organic waste treatment equipment. Therefore, it was confirmed that the fermenter of the embodiment was effective as a deodorant fermenter.
[0058]
According to the organic waste treatment apparatus of the embodiment, it is not necessary to provide a device that consumes a large amount of power, such as a deodorizing device or an electrocatalytic deodorizer. Thereby, power saving and space saving are achieved.
[0059]
Since the putrefaction odor did not spread to the surroundings, no hygienic pests such as flies were attracted. Therefore, it was also confirmed that the organic waste had such features that the organic waste could be decomposed extremely hygienically.
[0060]
【The invention's effect】
According to the organic waste treatment apparatus of the present invention, energy saving and space saving can be achieved. Further, since the generation of the bad odor is suppressed, the cost required for the treatment of the bad odor can be reduced. Since it is excellent in hygiene, the installation place is not limited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an organic waste treatment apparatus according to an embodiment.
[Explanation of symbols]
1 closed fermenter
2. Oxygen-enriched membrane module
5 Oxygen enriched membrane
6 Insulated ventilation member
8 stirring body
9 Heat sensor
10 heater

Claims (14)

有機性廃棄物を収容する密閉型発酵槽と、
前記密閉型発酵槽の壁材の一部を構成する酸素富化膜モジュールとを有する有機性廃棄物処理装置であって、
前記酸素富化膜モジュールは、外気中の酸素ガスと前記密閉型発酵槽内の酸素ガスとの分圧差によって、前記外気中の酸素ガスを前記密閉型発酵槽内に透過させる特性を有する、有機性廃棄物処理装置。
A closed fermenter containing organic waste;
An organic waste treatment apparatus having an oxygen-enriched membrane module constituting a part of the wall material of the closed fermenter,
The oxygen-enriched membrane module has a property of allowing oxygen gas in the outside air to permeate into the closed fermentation tank by a partial pressure difference between oxygen gas in the outside air and oxygen gas in the closed fermentation tank. Waste treatment equipment.
前記酸素富化膜モジュールは、酸素富化膜と断熱性通気部材との積層構造を有する、請求項1に記載の有機性廃棄物処理装置。The organic waste treatment apparatus according to claim 1, wherein the oxygen-enriched membrane module has a laminated structure of an oxygen-enriched membrane and a heat-insulating ventilation member. 前記酸素富化膜は、窒素ガス1cm3 当たりの透過秒数に対する酸素ガス1cm3 当たりの透過秒数の比が2以上である、請求項2に記載の有機性廃棄物処理装置。 3. The organic waste treatment apparatus according to claim 2, wherein the oxygen-enriched film has a ratio of the number of seconds per 1 cm 3 of oxygen gas to the number of seconds per second per 1 cm 3 of nitrogen gas of 2 or more. 4. 前記断熱性通気部材は、連続発泡体から形成された、請求項2に記載の有機性廃棄物処理装置。The organic waste treatment device according to claim 2, wherein the heat-insulating ventilation member is formed from a continuous foam. 前記密閉型発酵槽は、前記有機性廃棄物を投入するための投入口と、前記有機性廃棄物を撹拌する撹拌体と、前記有機性廃棄物の残渣を取り出すための取出し口と、前記密閉型発酵槽の温度を検知する熱センサと、前記熱センサからの温度情報に基づいて制御されるヒータとを有する、請求項1に記載の有機性廃棄物処理装置。The closed fermenter has an inlet for charging the organic waste, a stirrer for stirring the organic waste, an outlet for removing a residue of the organic waste, and a closed port. The organic waste treatment apparatus according to claim 1, further comprising: a heat sensor that detects a temperature of the type fermenter; and a heater that is controlled based on temperature information from the heat sensor. 前記酸素富化膜モジュールは、水蒸気透過性を有しており、前記密閉型発酵槽の上部に形成されている、請求項1に記載の有機性廃棄物処理装置。The organic waste treatment apparatus according to claim 1, wherein the oxygen-enriched membrane module has a water vapor permeability and is formed on an upper part of the closed fermenter. 前記酸素富化膜モジュールは、前記密閉型発酵槽側の面が水平面に対して傾斜または垂直となるように形成されている、請求項1に記載の有機性廃棄物処理装置。The organic waste treatment apparatus according to claim 1, wherein the oxygen-enriched membrane module is formed such that a surface on the closed fermenter side is inclined or perpendicular to a horizontal plane. 前記密閉型発酵槽は、前記酸素富化膜モジュールの前記密閉型発酵槽側の面で発生した結露水を前記密閉型発酵槽外へ排出するための気密性水路を有する、請求項1に記載の有機性廃棄物処理装置。2. The hermetic fermenter according to claim 1, wherein the hermetic fermenter has an airtight channel for discharging dew water generated on a surface of the oxygen-enriched membrane module on the hermetic fermenter side outside the hermetic fermenter. 3. Organic waste treatment equipment. 前記酸素富化膜モジュールは、前記密閉型発酵槽側の面の少なくとも一部が撥水処理されている、請求項1に記載の有機性廃棄物処理装置。The organic waste treatment apparatus according to claim 1, wherein the oxygen-enriched membrane module has at least a part of a surface on the closed fermenter side that has been subjected to a water-repellent treatment. 前記酸素富化膜モジュールは、波状に形成されている、請求項1に記載の有機性廃棄物処理装置。The organic waste treatment apparatus according to claim 1, wherein the oxygen-enriched membrane module is formed in a wavy shape. 前記酸素富化膜モジュールは、抗菌および/または抗黴処理されている、請求項1に記載の有機性廃棄物処理装置。The organic waste treatment device according to claim 1, wherein the oxygen-enriched membrane module has been subjected to antibacterial and / or antifungal treatment. 有機性廃棄物を密閉型発酵槽内に投入する工程と、
投入された前記有機性廃棄物を好気的に分解する工程とを有する、有機性廃棄物処理方法であって、
前記分解工程により減少した、前記密閉型発酵槽内の酸素ガス分圧に応じて、前記密閉型発酵槽外から前記密閉型発酵槽内へ酸素ガスが導入される、有機性廃棄物処理方法。
A step of charging organic waste into a closed fermenter,
And a step of aerobically decomposing the inputted organic waste, comprising:
An organic waste treatment method, wherein oxygen gas is introduced into the closed fermenter from outside the closed fermenter according to the oxygen gas partial pressure in the closed fermenter reduced by the decomposition step.
前記分解工程は、好気性有機物分解菌の存在下で行われる、請求項12に記載の有機性廃棄物処理方法。The organic waste treatment method according to claim 12, wherein the decomposition step is performed in the presence of an aerobic organic matter decomposing bacterium. 前記好気性有機物分解菌は、糖を資化する細菌および/またはセルロース分解菌を含む、請求項13に記載の有機性廃棄物処理方法。The method for treating an organic waste according to claim 13, wherein the aerobic organic matter-decomposing bacterium includes a bacterium that assimilates sugar and / or a cellulolytic bacterium.
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