JP2005058877A - 廃棄物処理装置および廃棄物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生ごみ等の廃棄物を処理生物（好気性の微生物や菌）の力で分解処理する廃棄物処理において、これらの処理に用いる加熱脱臭手段の消費電力の低減化を図ることが可能となり、また、基材等の含水率を最適に維持することが可能となる廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供する。
【解決手段】処理生物（好気性の微生物や菌）を含む基材によって分解処理する廃棄物処理装置又は方法であって、前記廃棄物によって処理槽１０内に生じる臭気を含む排気ガスを、加熱脱臭手段２６を通過させて外部に排出するに際して、槽内ファン２７によって該処理槽１０内の空気を攪拌することで該排気ガス中の水蒸気密度を高める一方、該加熱脱臭手段２６を通過する排気ガスの流量を少なくして、前記加熱脱臭手段２６の消費電力の低減化を図れるように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微生物の力を利用して廃棄物（例えば、残飯などの生ごみ）の分解処理を効率良く行う廃棄物処理装置および廃棄物処理方法に関し、特に廃棄物処理装置および廃棄物処理方法における水分排出に関するものである。

近年、微生物の力を利用した廃棄物処理装置が知られている。この廃棄物処理装置は、処理槽内に廃棄物を分解処理させるため基材が充填してあり、投入蓋を開いて処理槽に設けた投入口から廃棄物を処理槽内に投入し、基材中に生息する微生物の働きで廃棄物を分解処理するようになっている。

その際、この廃棄物が上記した微生物の働きによる分解によって、水分（水蒸気）と炭酸ガスになり、排気装置により廃棄物処理装置外へ排気ガスとして排出される。しかし、その排気ガス中には、水蒸気や炭酸ガスと供に、投入された廃棄物の臭気や、廃棄物が微生物分解されることに伴う臭気を含んでおり、それらの臭気は一般に悪臭であり、そのまま廃棄物処理装置外へ排出するには周辺環境を悪化させるという問題を有していた。
そのため、従来においては、例えば、特許文献１のような、臭気を含んだ排気ガスを脱臭触媒を用いた加熱脱臭装置を通過させて装置外へ排出するようにした装置等が提案されている。これによると、加熱脱臭装置内を通過する排気ガスは、脱臭可能な温度まで加熱脱臭装置の加熱部により加熱することによって脱臭され、装置外へ排出されることとなる。
特開２００１−２０５２３４号公報

ところで、廃棄物と基材の混合物中の含水率は、処理槽内で廃棄物を分解する過程で発生する水分（水蒸気）と、廃棄物に含まれる水分（水蒸気）とで上昇し、水分過多となる。最適な廃棄物分解が行われるようするには、この水分（水蒸気）をできるだけ速やかに処理槽外へ排出して、混合物中の含水率を下げる必要がある。
そのためには、処理槽から排出すべきこのような水分（水蒸気）を含む排気ガスの流量を増加させることにより、速やかな水分排出を図ることも可能である。しかしながら、排気経路中には、脱臭触媒による加熱脱臭装置があり、排気流量を増加させると、その加熱脱臭装置内を通過する排気ガスの温度を脱臭可能な温度まで加熱することが必要となり、そのため加熱ヒーターの消費電力が増加するという問題が生じる。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、生ごみ等の廃棄物を処理生物（好気性の微生物や菌）の力で分解処理する廃棄物処理において、これらの処理に用いる加熱脱臭手段の消費電力の低減化を図ることが可能となり、また、基材等の含水率を最適に維持することが可能となる廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成した廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供するものである。
すなわち、本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物を収容して処理する処理槽と、該処理槽内に収容された廃棄物と処理生物（好気性の微生物や菌）を含む基材とを混合・攪拌する収容物攪拌手段と、該処理槽からの排気を加熱脱臭する脱臭手段と、を有する廃棄物処理装置であって、前記処理槽に、前記廃棄物から水分を空気中へ移行させる手段を有することを特徴としている。
また、本発明の廃棄物処理装置は、前記水分を空気中へ移行させる手段を、前記処理槽内の空気を撹拌する空気撹拌手段で構成することができる。
また、本発明の廃棄物処理装置は、前記収容物攪拌手段によって前記処理槽内の廃棄物と処理生物を含む基材とを混合・攪拌した際におけるこれらの混合物の含水率を検出する含水率検出手段と、前記含水率検出手段による含水率の検出結果に応じて、前記処理槽内の空気を撹拌する手段のＯＮ／ＯＦＦ制御をする制御手段と、を有する構成とすることができる。
また、本発明の廃棄物処理装置は、前記空気攪拌手段を、前記処理槽に設けられたファンで構成することができる。その際、該ファンの風向を前記処理槽内に収容された廃棄物の方向に案内する風向板を有する構成とすることができる。
また、本発明の廃棄物処理方法は、処理槽内に収容された廃棄物を、処理生物を含む基材によって分解処理する廃棄物処理方法であって、前記廃棄物によって該処理槽内に生じる臭気を含む排気ガスを、脱臭触媒を用いて加熱脱臭する手段を通過させて外部に排気ガスとして排出するに際して、該排気ガス中の水蒸気密度を高めた後加熱脱臭することを特徴としている。
また、本発明の廃棄物処理方法は、前記加熱脱臭する手段を通過する排気ガスの流量を少なくして該廃棄物を分解処理するように構成することができる。
また、本発明の廃棄物処理方法は、前記排気ガス中の水蒸気密度を、処理槽内の空気を撹拌することによって高めるように構成することができる。
また、本発明の廃棄物処理方法は、前記処理槽内の廃棄物と処理生物を含む基材とを混合・攪拌した際におけるこれらの混合物の含水率に応じて、前記処理槽内の空気の撹拌を制御するように構成することができる。
また、本発明の廃棄物処理方法は、前記処理槽内の空気の撹拌に、前記処理槽内に設けられたファンを用い、該ファン風向が前記処理槽内に収容された廃棄物の方向となるようにして処理槽内の空気を攪拌するように構成することができる。

本発明によれば、生ごみ等の廃棄物を処理生物（好気性の微生物や菌）の力で分解処理する廃棄物処理において、処理槽内の空気を撹拌するように構成することで、加熱脱臭装置の消費電力の低減化を図ることが可能となる廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を実現することができる。

また、処理槽内の廃棄物と基材との混合物の含水率に応じて、処理槽内の空気の撹拌を制御することで、これらの含水率を最適に維持することが可能となる。

以下に、図１及至図６を用いて、本発明の実施の形態に係わる廃棄物処理装置を説明する。
図１は、本実施の形態に係わる廃棄物処理装置の投入蓋が開いている状態における構成を示す概略斜視図である。
また、図２は、図１のＡ視から見た処理槽内の断面図であり、図３は、図１のＡ視から見た脱臭部及び基材攪拌の駆動部を示す断面図であり、また、図４は、図１のＢ視から見た処理槽内の断面図である。
また、図５は、槽内ファンの運転がＯＦＦの時における、処理槽内の水蒸気量（相対湿度）と基材攪拌の関係を示すグラフであり、図６は、同様に槽内ファンがＯＮの時を示すグラフである。

図１及至図４において、１は動力源の駆動モーター、２は駆動モーター１の出力軸先端に固定された小スプロケット、３は小スプロケット２とかみ合うチェーン、４はチェーン３とかみ合う大スプロケット、５は廃棄物を撹拌する撹拌部材としての撹拌羽根、６は撹拌羽根５を回転させる撹拌軸、７は撹拌軸６を支持する軸受けである。

８は廃棄物処理装置を覆う枠体としての外装部、１０は外装部８内に設けられ廃棄物を処理するための（廃棄物）処理槽である。この処理槽１０は、互いに対向して設けられた一対の側壁としての処理槽の右側板１３および処理槽の左側板１４と、この一対の側壁間に横設された槽部１０ａとを有して構成される。
処理槽１０の下部（槽部１０ａ）には、処理槽１０を加熱する加熱手段としての面状ヒーター９が設けられる。１１は廃棄物を分解処理させるための基材、１２は基材の含水状態を検知する含水率測定センサーである。

１５は微生物への酸素の供給と分解処理で生成する水分と炭酸ガスの通気を行う排気ファン、１６は処理槽１０内へ外気を取り込む吸気口、１７は処理槽１０内で発生した炭酸ガスを排出する排気口、１８は処理槽１０の投入蓋２０に取付けたマグネット、１９は投入蓋２０に付けたマグネットを検知する投入蓋開閉検知センサー、２０は投入蓋、２１は廃棄物を投入する投入口である。

２２は装置全体を制御する制御部、２４は処理槽１０内から発生する粉塵を取り除く除塵フィルター、２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）は処理槽１０内の排気口と外気を連通する排気ダクト、２６は処理槽１０から発生する臭気を帯びた空気を触媒ヒーター２６ａにより加熱し、酸化触媒２６ｂを用いて脱臭する脱臭手段としての加熱脱臭部である。
２７は処理槽内の空気を攪拌する槽内ファン、２８は槽内ファン２７を取りつける板であると同時に槽内ファン２７の吹き出す風向きを、前記処理槽内に収容された廃棄物の方向に案内する風向板である。

次に、上述のように構成された廃棄物処理装置の作用あるいは動作等について説明する。
処理槽１０は中央に撹拌軸６を有し、中に処理生物を含有する基材１１が入っている。
基材１１は、生分解し難い繊維素が主成分のおが屑で、その一粒一粒が多孔質で吸水性と空隙を有し、かつ粒形が複雑で粒子間にも大きな空隙が形成されている。
この空隙により処理生物への酸素が供給できることで、廃棄物の分解処理の効率が向上する。また、このときの混合物中の廃棄物を分解する処理生物は、好気性の微生物や菌である。
また、処理槽１０の中の基材１１は、おが屑以外のそば殻やもみ殻などであっても、空隙を保てて、処理生物への酸素を供給できることから、基材１１として好適である。
あるいは、生ごみだけを廃棄物処理装置で処理した処理物を種の基材とした基材１１を使用しても、既に処理生物が活性状態で生息あるいは休眠していることから、基材１１として好適である。

また、処理槽１０の下部（槽部１０ａ）には、処理槽１０を加熱する加熱手段としての面状ヒーター９が設けられており、処理槽内の基材の温度は５５〜６０℃程度になっている
そして、投入蓋２０を開けて、投入口２１から廃棄物を処理槽１０内に投入し、廃棄物の攪拌をする。
廃棄物投入後の駆動モーター１による撹拌羽根５、撹拌軸６等により構成された撹拌手段の運転は、例えば通常は３０分周期の間に５分間だけ撹拌運転を行うが、廃棄物が投入された直後は、すぐに撹拌運転を開始し、例えば３０分周期の間に１０分間撹拌運転をすることで、投入された廃棄物を細かく破砕すると共に、基材１１と万遍なく混合することができる。

基材と混合された廃棄物は、基材中に生息する微生物等の働きで、水分と炭酸ガスに分解される。水分は水蒸気となり処理槽１０内空間に溜まり、炭酸ガスとともに排気口より、処理槽１０の外へ排出されるが、一般にこれら排気ガスは、悪臭であり、そのまま装置外へ排出するには、環境上の問題があることから、本実施の形態の廃棄物処理装置においては、脱臭触媒による加熱脱臭部２６を構成し、排気ガスを加熱脱臭部２６を通過させる際に、脱臭可能な温度まで加熱することによって脱臭し、装置外へ排出する。
上記した撹拌は、基材１１と廃棄物を混合する以外にも、撹拌することで混合物の温度の一定化と、混合物中に含まれる水分を積極的に混合物の外部へ排出することが可能となることで、混合物の含水率を調整するようにも機能する。

つぎに、本実施の形態の廃棄物処理装置における処理槽１０内に設けた槽内ファン２７の作用について説明する。
本実施の形態では、図４に示すように、処理槽１０内に槽内ファン２７を取り付けるが、図中矢印のように、その風向きが、投入口２１より投入された廃棄物に風が当たるように、風向板２８を用いて取りつける。
ここで、廃棄物が投入されると処理槽１０内の攪拌羽根５が回転し、廃棄物と基材１１を混合し、また、槽内ファン２７によって投入された廃棄物に向けて風を当てつつ、槽内空間部の空気を攪拌する。
これにより、攪拌されている基材１１からは水分の蒸発が促され基材１１内部の含水率が低くなる。特に、風の当たっている投入口２１の直下部の基材表面が乾き易くなるが、基材１１は所定の時間の間隔で攪拌されているから、表面層の乾燥した部分と、内部の湿潤した層とが混合され、含水率は均一化されつつ低くなって行く。

これらの関係を図５の槽内ファンの運転をＯＦＦにした時の槽内湿度と基材攪拌の関係を示したグラフと、図６の槽内ファンの運転をＯＮにした時の槽内湿度と基材攪拌の関係を示したグラフを用いて説明する。

図５に示すように、槽内ファン２７がＯＦＦの場合では、基材１１の攪拌が、３０分周期の間に５分間攪拌を行う時、基材攪拌中の処理槽１０内の水蒸気密度（相対湿度）は、基材攪拌中においては相対湿度で６２％と高くなり、これに対して基材攪拌停止時においては２７％となり、平均でも４０％と低くなる。

一方、槽内ファンをＯＮにすると、図６のように基材攪拌中の処理槽１０内の水蒸気密度（相対湿度）は、基材攪拌中で７５％、基材攪拌停止時で５６％、平均で６４％となり、槽内ファン２７を使用することで６割ほど排気ガス中の水分濃度が（湿度）が高まり、混合物中に含まれる水分を蒸発させて混合物の外部へ排出する能力が向上する。それにより、一定量の水分（水蒸気）を処理槽１０外へ排出すれば良い場合には、混合物中に含まれる水分を蒸発させて混合物から排出する能力が向上した分、これらの水分（水蒸気）を含む排気ガスの加熱脱臭手段を通過させる流量を少なくすることが可能となる。

理想的には、処理槽内空気の温度の飽和水蒸気量まで含ませる（相対湿度で１００％まで）ことができれば、最も効率の良い水分（水蒸気）排出が可能となる。

本実施の形態における前記加熱脱臭部２６は、白金合金などの酸化触媒２６ｂの前に、加熱ヒーター２６ａを置き、そこを通過する排気ガスを所定の温度まで（この場合２８０℃程度）加熱し、酸化触媒２６ｂに接触させて脱臭する。
この時、加熱ヒーター２６ａが排気ガスの昇温に要する電力は、概略、排気ガスの流量に比例し、排気ガスの流量が少ない時は加熱ヒーター２６ａに供給する電力は少なくて済む。
本実施の形態においては、以上の説明から明らかなように、槽内ファン２７によって槽内空間部の空気を攪拌し、水分排出能力を向上させた分、これらの水分（水蒸気）を含む排気ガスの流量を下げることが可能となり、これにより加熱ヒーター２６ａによる加熱時間を少なくして加熱脱臭部２６の消費電力の低減化を図ることが可能となる。

ところで、廃棄物の投入が中断したり、投入量が低下したときには、槽内ファン２７によって、基材１１が乾燥しすぎるときがある。このときには、基材１１中の微生物が乾燥によって活性化が鈍り、処理効率が低くなるばかりではなく、基材１１が微粉化したときには飛散したりして、周囲を汚すという問題が生じる。また、このとき微粉末に混入している菌等も飛散することから、安全衛生上好ましくない。したがって、このような時には、排気口１７に設けた除塵フィルター２４により微粉末を外部に出さないようにすることで、上記問題を補うようにすることができる。

しかしながら、除塵フィルター２４も、フィルターの目詰まりなどが発生しやすくなることから、基材１１の乾燥に対して根本的な対策が必要となる。
そのため、処理槽１０に取りつけた含水率測定センサー１２で、処理槽内の廃棄物と基材１１との混合物の含水率を測定し、この測定した結果に応じて、槽内ファン２７の運転を制御することで、上記乾燥の対策を図ることが可能となる。すなわち、処理槽内の廃棄物と基材１１との混合物の含水率を含水率測定センサー１２で測定し、その結果が所定の値に、例えば含水率が２５％以下になったら、槽内ファン２７の運転をＯＦＦにすることで、水分排出を抑えて基材１１の乾燥を防止するようにする。ここで、上記処理槽内の廃棄物と基材１１との混合物の含水率を測定する手段である含水率測定センサー１２としては、１対の電極を直接に処理槽１０内の基材１１に接触させ、１対の電極間に電圧を印加して、処理槽内の廃棄物と基材１１との混合物間を流れる電流値を測定し、これらの含水率を測定するセンサーを用いることができる。

本実施の形態に係わる廃棄物処理装置の投入蓋が開いている状態における構成を示す概略斜視図である。 図１のＡ視から見た処理槽内の断面図である。 図１のＡ視から見た脱臭部及び基材攪拌の駆動部の断面図である。 図１のＢ視から見た処理槽内の断面図である。 本実施の形態に係わる廃棄物処理装置において、槽内ファンの運転をＯＦＦにした時の槽内湿度と基材攪拌の関係を示したグラフである。 本実施の形態に係わる廃棄物処理装置において、槽内ファンの運転をＯＮにした時の槽内湿度と基材攪拌の関係を示したグラフである。

符号の説明

１：駆動モーター
２：小スプロケット
３：チェーン
４：大スプロケット
５：撹拌羽根
６：撹拌軸
７：撹拌軸を支持する軸受け
８：外装部（枠体）
９：面状ヒーター（過熱手段）
１０：処理槽
１０ａ：槽部
１１：基材
１２：含水率測定センサー
１３：処理槽の右側板（右側壁）
１４：処理槽の左側板（左側壁）
１５：排気ファン
１６：吸気口
１７：排気口
１８：投入蓋に取り付けたマグネット
１９：投入蓋開閉検知センサー
２０：投入蓋
２１：廃棄物投入口
２２：制御部
２３：通気口
２４：除塵フィルター
２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）：排気ダクト（管路）
２６：加熱脱臭部（加熱脱臭手段）
２６ａ：加熱ヒーター
２６ｂ：酸化触媒
２７：槽内ファン
２８：風向板
２９：外気取り入れ口
３０：通気ファン
３１：排気筒
３２：キャスター

Claims (10)

1. 廃棄物を収容して処理する処理槽と、該処理槽内に収容された廃棄物と処理生物を含む基材とを混合・攪拌する収容物攪拌手段と、該処理槽からの排気を加熱脱臭する脱臭手段と、を有する廃棄物処理装置であって、
   前記処理槽に、前記廃棄物から水分を空気中へ移行させる手段を有することを特徴とする廃棄物処理装置。
2. 前記水分を空気中へ移行させる手段は、前記処理槽内の空気を撹拌する空気撹拌手段であることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理装置。
3. 前記収容物攪拌手段によって前記処理槽内の廃棄物と処理生物を含む基材とを混合・攪拌した際におけるこれらの混合物の含水率を検出する含水率検出手段と、
   前記含水率検出手段による含水率の検出結果に応じて、前記処理槽内の空気を撹拌する手段のＯＮ／ＯＦＦ制御をする制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１または２に記載の廃棄物処理装置。
4. 前記空気攪拌手段が、前記処理槽に設けられたファンであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
5. 前記ファンは、該ファンの風向を前記処理槽内に収容された廃棄物の方向に案内する風向板を有することを特徴とする請求項４に記載の廃棄物処理装置。
6. 処理槽内に収容された廃棄物を、処理生物を含む基材によって分解処理する廃棄物処理方法であって、前記廃棄物によって該処理槽内に生じる臭気を含む排気ガスを、脱臭触媒を用いて加熱脱臭する手段を通過させて外部に排気ガスとして排出するに際して、該排気ガス中の水蒸気密度を高めた後加熱脱臭することを特徴とする廃棄物処理方法。
7. 前記加熱脱臭する手段を通過する排気ガスの流量を少なくして該廃棄物を分解処理することを特徴とする請求項６に記載の廃棄物処理方法。
8. 前記排気ガス中の水蒸気密度を、処理槽内の空気を撹拌することによって高めることを特徴とする請求項６に記載の廃棄物処理方法。
9. 前記処理槽内の廃棄物と処理生物を含む基材とを混合・攪拌した際におけるこれらの混合物の含水率に応じて、前記処理槽内の空気の撹拌を制御することを特徴とする請求項８に記載の廃棄物処理方法。
10. 前記処理槽内の空気の撹拌に、前記処理槽内に設けられたファンを用い、該ファン風向が前記処理槽内に収容された廃棄物の方向となるようにして処理槽内の空気を攪拌することを特徴とする請求項９に記載の廃棄物処理方法。

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