JP2005111298A - 有機性廃棄物処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水分含有量が著しく多いような有機性廃棄物であっても、好気性微生物による効率的な発酵を促進し、短時間に処理を行うことができる有機性廃棄物処理装置及び方法を提供すること。
【解決手段】有機性廃棄物処理装置１は、投入された有機性廃棄物及び菌床を攪拌し混合させる混合槽２と、混合槽２で混合された有機性廃棄物と菌床との混合物を移入させて醗酵させる発酵槽３と、発酵槽３から排出された残滓を攪拌して発酵させながら乾燥状態にし、有機性廃棄物に比較して水分含有量の少ない菌床として再生し貯蔵する菌床槽４と、菌床槽４で再生された乾燥状態の前記菌床を混合槽２に投入する菌床搬送手段５とを備え、水分含有量が著しく多いような有機性廃棄物であっても好気性微生物による効率的な発酵を促進し短時間に処理を行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生ゴミ等の有機性廃棄物処理装置及び方法に係り、特に著しく水分含有量の多い有機性廃棄物を処理する有機性廃棄物処理装置及び方法に関する。

本出願人は特許文献１に示すように、好気性の微生物を用いて、生ゴミなどの有機性廃棄物を攪拌しながら発酵させるユニット式の有機性廃棄物処理装置を提案している。一般に嫌気性微生物に比較して、好気性微生物では有機性廃棄物の分解の速度が速い。この有機性廃棄物処理装置であれば、有機性廃棄物を処理する好気性の微生物の発酵に適した条件を攪拌によって作り出すとともに、処理量に応じた所望のユニット数で収容量を自由に調整できる。その結果、省スペース性の高いコンパクトな装置でありながら、減容率が９７％を超える高効率の消滅型の有機性廃棄物処理装置とすることができる。
特開２００１−３８６９８１号公報

しかしながら、例えば、飲食店や給食の残滓などでは、有機性廃棄物の水分含有量が９０％を超えるような著しく水分が多いものがある。これらの水分は有機性の物質を多量に含んでいるため、そのまま下水等に廃棄することはできない。有機性廃棄物の水分含有量が著しく多いと、液体が底部に貯留したり、有機性廃棄物がペースト状になったりするため、攪拌しても内部に空気を混入することが困難になり、好気性の有機物が効率的に働くには酸素が不足するという問題があった。また、水分が多いとこれらの微生物が活発に活動する温度にまで上昇しにくいという問題もあった。これらの問題が相俟って、攪拌によっても、なかなか好気性の微生物による発酵に好ましい状態とできないという問題があった。そのため、最終的には大きな減容率となる処理ができるとしても、その処理に時間が掛かってしまうという問題があった。

本発明は、上述するような問題を解決するため、水分含有量が著しく多いような有機性廃棄物であっても、好気性微生物による効率的な発酵を促進し、短時間に処理を行うことができる有機性廃棄物処理装置及び方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る有機性廃棄物処理装置では、投入された有機性廃棄物及び菌床を攪拌し混合させる混合槽と、当該混合槽で混合された有機性廃棄物と菌床との混合物を移入させて分解させる発酵槽と、前記発酵槽から排出された残滓を攪拌して分解させながら乾燥状態にし、前記有機性廃棄物に比較して水分含有量の少ない菌床として再生し貯蔵する菌床槽と、前記菌床槽で再生された乾燥状態の前記菌床を前記混合槽に投入する菌床搬送手段とを備えたことを要旨とする。

請求項２に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置の構成に加え、前記混合槽は、容器と、当該容器の中心に設けられ駆動回転される第１の回転軸と、当該第１の回転軸に設けられた複数のブレードとを備え、前記駆動される回転軸とともに回転するブレードにより前記有機性廃棄物と前記菌床を破砕若しくは切断しつつ攪拌して混合することを要旨とする。

請求項３に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１又は請求項２に記載の有機性廃棄物処理装置の構成に加え、前記発酵槽は、箱状の本体と、当該本体内を複数の部屋に仕切る所定の高さの仕切と、前記本体内に水平に配設された駆動回転される第２の回転軸と、当該第２の回転軸に設けられた攪拌羽とを備え、前記駆動される第２の回転軸とともに回転する前記攪拌羽により、前記本体内の混合物に空気を混入させて好気性微生物による分解に好適な状態とするとともに、前記仕切は前記部屋の１つが所定量混合物で満たされたときにオーバーフローさせて次の部屋に混合物を移送させることを要旨とする。

請求項４に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置の構成に加え、前記発酵槽は、前記１又は複数の部屋単位で構成され、相互に着脱可能な複数のブロックから構成されたユニット式の発酵槽であることを要旨とする。

請求項５に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置の構成に加え、前記菌床搬送手段はスクリューコンベアにより構成されたことを要旨とする。

請求項６に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置の構成に加え、前記混合槽から前記発酵槽への移送、若しくは前記発酵槽から前記菌床槽への移送の少なくとも何れかを制御する移送制御手段を備えたことを要旨とする。

また、請求項７に係る有機性廃棄物処理方法では、投入された有機性廃棄物及び菌床を攪拌して混合させる混合槽と、当該混合槽で混合された有機性廃棄物と菌床との混合物を移入させて分解させる発酵槽と、前記発酵槽から排出された残滓を攪拌して分解させながら乾燥状態にし、前記有機性廃棄物に比較して水分含有量の少ない菌床として再生し貯蔵する菌床槽と、前記菌床槽で再生された乾燥状態の前記菌床を前記混合槽に投入する菌床搬送手段とを備えた有機性廃棄物処理装置において、前記混合槽に有機性廃棄物を投入する第１の工程と、前記混合槽に投入された有機性廃棄物に応じて前記菌床搬送手段により前記有機性廃棄物に対して比較的水分含有量の少ない菌床を前記混合槽に投入する第２の工程と、投入された有機性廃棄物及び菌床を混合槽で攪拌して混合させる第３の工程と、前記混合槽で混合された有機性廃棄物と菌床との混合物を発酵槽で分解させる第４の工程と、前記混合物の残滓を分解させて乾燥させることで菌床を再生させて貯蔵する第５の工程とを備えたことを要旨とする。

請求項８に係る有機性廃棄物処理方法では、請求項７に記載の有機性廃棄物処理方法の構成において、前記第２の工程は、前記混合槽に予め投入された有機性廃棄物の処理量に基づいて、前記菌床搬送手段により投入する菌床の投入量を決定することを要旨とする。

請求項９に係る有機性廃棄物処理方法では、請求項８に記載の有機性廃棄物処理方法の構成において、前記第２の工程は、前記投入量を混合物の水分含有量が所定範囲となるようにすることを要旨とする。

請求項１０に係る有機性廃棄物処理方法では、請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理方法の構成において、前記第２の工程は、前記混合物の水分含有量を８０重量％以下とすることを特徴とする。

本発明の有機性廃棄物処理装置及び方法では、水分含有量が著しく多いような有機性廃棄物であっても、効率的な発酵を促進し、短時間に処理を行うことができるという効果が ある。

特に、請求項１に係る有機性廃棄物処理装置によれば、混合槽を備えるため、水分含有量の多い有機性廃棄物であっても、予め発酵槽で発酵を中心とした分解をさせる前に混合槽で乾燥した菌床と混合させ過剰な水分を調整することができる。そのため、発酵槽では好気性の微生物の分解に好ましい状態とすることができる。その結果、効率的な発酵、消化等による分解を促進し、短時間に処理を行うことができるという効果がある。

また、発酵槽で処理を行った残滓は菌床として菌床槽に乾燥した状態で貯蔵され、新たな処理のために使用できるという効果がある。
さらに、菌床搬送手段を備えたため、このように貯蔵された菌床を人手によらず混合槽に、容易に混合できるという効果がある。

請求項２に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置の効果に加え、混合槽が複数のブレードを備えた第１の回転軸が駆動回転されるため、投入された有機性廃棄物と、菌床搬送手段により投入された菌床を効率的に混合することができる。そのため、菌床に付着した微生物が有機性廃棄物に均一に分散されるとともに、有機性廃棄物の水分も全体に均一に分散されるという効果がある。

請求項３に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１又は請求項２に記載の有機性廃棄物処理装置の効果に加え、発酵槽の箱状の本体が仕切で仕切られているため、分解の初期段階の混合物と分解の終了段階の混合物を分けて処理することができる。初期段階と終了段階では、活動する微生物が異なるため、適正な水分量、温度が異なり、また分解される対象も異なっているが、仕切で分けることでより適切な環境で分解を進めることができるという効果がある。

請求項４に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置の効果に加え、発酵槽がユニット式であるため、事業所の有機性廃棄物の排出量や、その内容の処理時間に応じてユニットを増減するだけで適正なサイズの有機性廃棄物処理装置とすることができるという効果がある。

請求項５に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置の効果に加え、菌床搬送手段をスクリューコンベアにより構成したため、運転時間を時間管理するだけで、容易に菌床を一定量測定して混合槽に投入することができるという効果がある。また、菌床の水分が何らかの理由で過多となった場合でも、粘土状、団子状の菌床を確実に混合槽へ搬送できるという効果がある。

また、開放的な構造のベルトコンベアなどに比較して閉鎖された構造とすることができるため、閉鎖的な構造とすれば外部への臭気の遺漏や汚染等の拡散を防止することができる。

請求項６に係る有機性廃棄物処理装置では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置の効果に加え、混合槽から発酵槽、発酵槽から菌床槽への移送を制御する移送制御手段を備えたため、攪拌混合や発酵の処理に併せてこれらを次の段階に移送させることができるという効果がある。

請求項７に係る有機性廃棄物処理方法によれば、第３の工程で、水分含有量の多い有機性廃棄物であっても、予め発酵槽で分解させる前に混合槽で乾燥した菌床と混合させ過剰な水分を調整することができる。そのため、発酵槽では好気性の微生物の分解に好ましい状態とすることができる。その結果、効率的な分解を促進し、短時間に処理を行うことができるという効果がある。

また、第５の工程で、発酵槽で処理を行った残滓は菌床として菌床槽に乾燥した状態で貯蔵され、新たな処理のために使用できるという効果がある。
さらに、第２の工程で、混合槽に投入された有機性廃棄物に応じて菌床搬送手段により有機性廃棄物に対して比較的水分含有量の少ない菌床を混合槽に投入するため、このように貯蔵された菌床を人手によらず混合槽に容易に適量混合できるという効果がある。

請求項８に係る有機性廃棄物処理方法では、請求項７に記載の有機性廃棄物処理方法の効果に加え、第２の工程で、混合槽に予め投入された有機性廃棄物の処理量に基づいて、菌床搬送手段により投入する菌床の投入量を決定するため、混合物の量が変化しても、混合物の状態を一定にすることができるという効果がある。

請求項９に係る有機性廃棄物処理方法では、請求項８に記載の有機性廃棄物処理方法の効果に加え、第２の工程が、投入量を混合物の水分が所定範囲となるようにするため、投入された有機性廃棄物の水分含有量が変化しても、発酵処理する混合物の水分は一定とすることができるという効果がある。

請求項１０に係る有機性廃棄物処理方法では、請求項９に記載の有機性廃棄物処理方法の効果に加え、混合物の水分含有量を８０重量％以下とすることで、混合物を最も効率的に分解処理ができるという効果がある。

（第１の実施形態）
以下、本発明の有機性廃棄物処理装置及び方法を具体化した一実施形態である有機性廃棄物処理装置１（以下適宜「本装置１」と略記する。）及び、本装置１を用いた有機性廃棄物処理方法を、図１〜図１０にしたがって説明する。

（全体構成）図１は、有機性廃棄物処理装置１の全体構成を示す斜視図である。図２は有機性廃棄物処理装置１の全体構成を示す正面図である。図３は有機性廃棄物処理装置１の全体構成を示す平面図である。本装置１は、混合槽２と、発酵槽３と、菌床槽４と、菌床搬送手段５と、制御部６との各装置から構成されている。以下、各装置について説明する。

（混合槽２）図４は、混合槽２の構成を示す斜視図である。混合槽２は、投入された有機性廃棄物及び菌床を攪拌して混合させるものである。混合槽２は、縦置きの円筒形の側面２１ａと、底部２１ｂを有した有底の容器２１を備える。底部２１ｂは、円筒形の側面２１ａと同型の上部が開放した中空の半球状の形状で、側面２１ａと一体に形成されている。容器２１全体は、例えば、素材がステンレススチールで形成される。底部２１ｂには、容器２１を支えるため、丸棒状の脚２２ａと脚２２ｂが容器２１の中心に対して対称な位置で鉛直に固着されている。脚２２ａ、２２ｂは、底部２１ｂの下端を設置面より離間させる長さを有し、脚２２ａ、２２ｂの下端部は安定のため円盤状になっている。

底部２１ｂの下端下側には第１のギヤドモータ２３が駆動軸（図示を省略）が鉛直上方向に突出するように配置されており、その駆動軸は底部２１ｂを貫通し、容器２１内部に突出している。その駆動軸には、鉛直上方向にステンレススチール製の丸棒状の第１の回転軸２４が連結されており第１のギヤドモータ２３に駆動されて回転する。第１のギヤドモータ２３は、図示を省略した配線により制御部６（図１）に接続されている。制御部６により給電が制御されて第１のギヤドモータ２３の内部のモータ（図示を省略）が回転し、その回転は内部の減速機構（図示を省略）で回転数を減速するとともにトルクを高めて前記駆動軸を駆動する。

容器２１の中心に垂直に設けられた第１の回転軸２４は、およそ容器２１の上端の高さ近傍まで延設されている。この第１の回転軸２４には複数のブレード２５が配置される。この実施形態では、まず、第１の回転軸２４のおよそ上部５分の１の高さに、第１の回転軸２４を中心に、水平に対向して同一直線状に配置された第１ブレード２５ａ，２５ｂが配置される。第１ブレード２５ａ，２５ｂは、丸棒状の形状で、先端は側面２１ａの内面の近傍まで延設されている。また、第１の回転軸２４のおよそ上部５分の２の高さに、同様な構成の一対の第２ブレード２５ｃ，２５ｄが第１ブレード２５ａ，２５ｂと平面視で直交するように設けられている。さらに、第１の回転軸２４のおよそ上部から５分の３の高さに、同様な構成の一対の第３ブレード２５ｅ，２５ｆが第２ブレード２５ｃ，２５ｄと平面視で直交するように設けられている。そして、第１の回転軸２４のおよそ下部５分の１の高さに、同様な構成の一対の第４ブレード２５ｇ，２５ｈが第３ブレード２５ｅ，２５ｆと平面視で直交するように設けられている。この第４ブレード２５ｇ，２５ｈは、第１〜３ブレード２５ａ〜２５ｆと比較すると、底部２１ｂの内面までの距離が側面２１ａ内面までの距離より近いことから、やや短く構成されている。

なお、第１の回転軸２４の下端には底面ブレード２５ｉ，２５ｊが配設されるが、これらは第１〜４ブレード２５ａ〜２５ｈとは、やや構成が異なる。この底面ブレード２５ｉ，２５ｊは、容器２１の底部２１ｂ内面に存在する有機性廃棄物及び菌床を滞留しないように掻き出すように底部２１ｂに沿った形状となっており、平面上のブレード面を持ち、その角度は回転方向に対して俯角を持っている。そのため、図４に示すように、平面視反時計回りに回転する底面ブレード２５ｉ，２５ｊは、底面に滞留している有機性廃棄物及び菌床を上方に跳ね上げるようにして空気を吹き込み攪拌の効果を上げている。このような構成によって第１のギヤドモータ２３により駆動される第１の回転軸２４とともに回転する第１〜４ブレード２５ａ〜２５ｈ及び底面ブレード２５ｉ，２５ｊにより有機性廃棄物と菌床を破砕若しくは切断しつつ攪拌して混合することができる。

容器２１の側面２１ａには、略中央の高さに、概ね直径の半分程度の長さを持つ横長の開口部である発酵槽移入口２６が設けられている。この発酵槽移入口２６と連通して、筒状の移入筒２７が設けられる（図１、図３）。この移入筒２７は、発酵槽３に設けられた移入口２８（図３、図５）に連通している。この移入筒２７には、図示を省略したソレノイド駆動のナイフゲートが設けられており、制御部６により開閉が制御されるようになっている。制御部６によりナイフゲートが開放されると、混合槽２の発酵槽移入口２６から有機性廃棄物と菌床の混合物が進入し、移入筒２７を通過して移入口２８から発酵槽３に混合物が移入する。また、制御部６によりナイフゲートが閉鎖されると、その移入が規制される。この制御部６に制御されたナイフゲートが本発明の移送制御手段の一例に相当する。

（発酵槽３）続いて、発酵槽３について説明する。発酵槽３は、混合槽２で攪拌混合された有機性廃棄物と菌床との混合物を移入させて醗酵を中心とした分解をさせる装置である。本発明における微生物による「分解」は、主に発酵を中心とした分解であるが、発酵に限らず動物性の微生物が産出する消化酵素などによる消化、生成熱による熱分解、酸化による分解、加水分解なども広く含む。なお本願において単に「発酵」といった場合でも、説明の便宜であってその他の分解を排除する趣旨ではない。図１〜３に示すように発酵槽３は、混合物の処理の上流側から、第１ユニット３１ａ、第２ユニット３１ｂ、第３ユニット３１ｃ、第４ユニット３１ｄ、第５ユニット３１ｅとから構成されている。ここで、図５は一番上流側にある第１ユニット３１ａの斜視図、図６は中間にある第２ユニット３１ｂの斜視図、図７は一番下流側にある第５ユニット３１ｅの斜視図である。

図３に示すように、発酵槽３は、全体で見ると、第１〜５ユニット３１ａ〜ｅの５つのユニットからなる箱状の本体３１を備える。そしてこの本体３１内を複数の部屋３２（３２ａ〜３２ｅ）に仕切る所定の高さの仕切３３（３３ａ〜３３ｈ）を備える。また、この本体３１内に水平に配設された駆動回転される第２の回転軸３４と、この第２の回転軸３４に設けられた攪拌羽３５を備える。そして駆動される第２の回転軸３４とともに回転する攪拌羽３５により、本体３１内の混合物に空気を混入させて好気性微生物による発酵に好適な状態とする。これとともに、仕切３３は部屋３２の１つが所定量混合物で満たされたときにオーバーフローさせて次の部屋３２に混合物を移送させる。なお、図１〜３に示すように、本実施形態の発酵槽３は、それぞれが１つの部屋３２を構成するブロックであるユニットで構成され、相互に着脱可能なユニット式の発酵槽である。

次に、各ユニットを詳細に説明する。図５に示すように、第１ユニット３１ａは、上部が開放した概ね逆かまぼこ形の箱状に形成されている。左側は、本体３１の外郭をなす側面部３６が配置される。側面部３６は、下部が半円で、上部がこの半円の直径と同寸の横幅とこの半円の半径と同寸の高さを持った長方形の部分が連続して形成される。これと対向して右側には略同形の仕切３３ａが配置される。また、正面と背面は長方形の平面に形成され、半割円筒状の曲面から構成された底部と連続して形成されている。側面部３６と仕切３３ａの下部の半円の中心に第２の回転軸３４を構成する回転軸３４ａが回転可能に配置され、側面部３６には、軸受け３７が配設される。回転軸３４ａには、攪拌羽３５ａ，３５ｂが設けられる。攪拌羽３５ａと攪拌羽３５ｂは、回転軸３４ａに直交した向きで対向して設けられ、且つ両者が左右方向にシフトした位置に配置される。なお、第１ユニット３１ａの正面側には、前述の移入口２８（図３、図５）が開口され、移入筒２７と連通するように形成されている。

上流側から２番目に配置される第２ユニット３１ｂは、図６に示すように、概ね第１ユニット３１ａと同様の構成である第２ユニット３１ｂにおいては第１ユニット３１ａの部屋３２ａが部屋３２ｂに、仕切３３ａが仕切３３ｃに、攪拌羽３５ａ，３５ｂが攪拌羽３５ｃ，３５ｄに、回転軸３４ａが回転軸３４ｂにそれぞれ対応している。一方、相違点は、側面部３６に対して仕切３３ｂとなっている点、軸受け３７・移入口２８を備えていない点である。

第３ユニット３１ｃ、第４ユニット３１ｄは、詳細な図示を省略するが、図６に示す第２ユニット３１ｂと同一の構造となっている。なお、図３に示すように第３ユニット３１ｃ、第４ユニット３１ｄが第２ユニット３１ｂと、部屋３２ｃ，３２ｄが部屋３２ｂと、仕切３３ｂ，３３ｃが仕切３３ｄ〜３３ｇと、攪拌羽３５ａ，３５ｂが攪拌羽３４ｅ〜３５ｈに、回転軸３４ｂ，３４ｃが回転軸３４ｂとそれぞれ対応している。

最下流に配置される第５ユニット３１ｅは、図７に示すように、概ね第１ユニット３１ａと概ね同様の構成である。なお、第５ユニット３１ｅは第１ユニット３１ａとは、左右が逆転した構成で、部屋３２ｅが部屋３２ａに、仕切３３ｈが仕切３３ａに、側面部３８が側面部３６に、攪拌羽３５ｉ，３５ｊが攪拌羽３５ａ，３５ｂに、それぞれ対応している。一方、相違点は、軸受け３７に代えて第２のギヤドモータ３９を配設した点と、正面側の移入口２８に代えてやや低い位置に設けられた排出口４０を備えた点である。

図３に示すように、第１〜５ユニット３１ａ〜３１ｅは、それぞれの仕切３３ａ〜３３ｈを当接させて、図示を省略したボルト及びナットで接続される。このとき、回転軸３４ａ〜３４ｅはそれぞれの端部が連結され、一体に回転するように構成されている。

（菌床槽４）図８は、菌床槽４を示す斜視図である。菌床槽４は、発酵槽３から排出された残滓を攪拌して発酵を中心とした分解をさせながら乾燥状態にし、有機性廃棄物に比較して水分含有量の少ない菌床として再生し貯蔵するものである。この状態であれば、臭気もなく、長期の保存にも耐えうる。菌床槽４は、概ね細長い逆かまぼこ形状の箱状の本体４１を備え、その底部が横置きの半割円筒状になっている。本体４１の内部には長手方向に配置された第３の回転軸４２が回転可能に配置される。この第３の回転軸４２の上流側（右手方向）には第３のギヤドモータ４３が、下流側には軸受け４６が配設され、第３の回転軸４２を駆動可能に構成される。第３の回転軸４２の全体に、攪拌羽４４ａ〜４４ｊが、第３の回転軸４２の直交する方向に、且つ９０°毎に角度をずらしながら略同間隔で略均等に配置されている。また、上流側（右側）背面には、前述の排出口４０と連通するように、流入口４５が開口されている。本体４１には、これを覆う蓋体４７が配置され、この蓋体４７の上流側には、開口部があり正面側が揺動して開閉可能に軸着された菌床補充扉４８が配設される。また、蓋体４７下流側にも開口部があり、正面側が揺動して開閉可能に軸着された点検扉４９が配設される。

（菌床搬送手段５）図８に示す菌床槽４の下流側には、菌床搬送手段５が配設される。菌床搬送手段５は、菌床槽４で再生された乾燥状態の菌床を混合槽２に投入する装置である。菌床搬送手段５は、図１〜３に示すように一端を菌床槽４の底部に貫入され他端が混合槽２の上方に配置されたスクリューコンベア５１と、このスクリューコンベア５１の上端に連通し、混合槽２内部に連通する投入筒５２により構成されている。菌床槽４は、詳細には図示していないが、スクリューコンベア５１の下端部に菌床が集中するように底部に傾斜を設けたり、或いは積極的にモータなどで菌床を掻き集めるような構成としたりしてもよい。また、スクリューコンベア５１に搬送不能な異物が進入しないように、その下端部近傍に目の粗いスクリーンを設けてもよい。なお、点検扉４９により蓋体４７を外さなくても、スクリューコンベア５１のメンテナンスができるようになっている。

図９はスクリューコンベア５１の構造を示す部分断面図である。スクリューコンベア５１は、円筒状の筒部５３と、第４のギヤドモータ５４（図２）により回転駆動されるスクリュー５５とから構成される。スクリュー５５は、軸部と、ここに突設された螺旋状の歯により構成され、制御部６により時間制御された第４のギヤドモータ５４により図中の矢印方向に回転することで菌床を上方に搬送する。上方に搬送された菌床は、投入筒５２により混合槽２に投入される。スクリューコンベア５１は、定量的に搬送できるため、制御部６により時間制御することで投入量が制御できる。

なお、図示は省略したが、本装置１には、寒冷な環境で発酵の効率を高めるための保温・加温装置や、発生する臭気を消滅させるための脱臭装置、排水を処理する廃水処理装置、有機性廃棄物を投入するための投入装置などを備えることもできる。

（制御部６）図１に示すように、制御部６は、オペレータが操作可能な操作パネル６１を備え、内部に備えたコンピュータ（図示略）により電源（図示略）を制御できるように構成されている。そして、混合槽２の第１のギヤドモータ２３、発酵槽３の第２のギヤドモータ３９、菌床槽４の第３のギヤドモータ４３、菌床搬送手段５の第４のギヤドモータ５４を制御する。制御方法は、オペレータによるマニュアル操作の他、各装置の内部に配置された光センサ（図示略）による内容物の検出によるフィードバック制御や、タイマーによる時間制御などを行う。また、温度センサ（図示略）による加温制御や、ガスセンサによる消臭制御を行うこともできる。

（第１の実施形態の作用）以下、このように構成された有機性廃棄物処理装置１による有機性廃棄物処理方法について説明する。ここでの処理は、第１〜５の工程からなる。第１の工程では、混合槽２に有機性廃棄物を投入する。第２の工程では、混合槽２に投入された有機性廃棄物に応じて菌床搬送手段５により有機性廃棄物に対して比較的水分含有量の少ない菌床を混合槽２に投入する。第３の工程では、投入された有機性廃棄物及び菌床を混合槽２で攪拌して混合させる。第４の工程では、混合槽２で混合された有機性廃棄物と菌床との混合物を発酵槽で醗酵させる。そして、第５の工程では、混合物の残滓を分解させて乾燥させることで菌床を再生させて貯蔵する。第５の工程で再生・貯蔵された菌床は第２の工程で利用される。

次に、図１０は、本実施形態の有機性廃棄物処理方法を詳細に説明するフローチャートである。以下、このフローチャートに基づいて説明する。まず、図１に示す本装置１の制御部６の操作パネル６１で電源を投入する（Ｓ１）。この手順により本装置１が稼働を開始する。続いて、混合槽２へ有機性廃棄物を投入する（Ｓ２）。この手順が第１の工程に相当する。有機性廃棄物は、発生する事業所の種類などで異なる。例えば、学校給食や飲食店の残滓であれば、比較的水分が多く、水分含有量が９０重量％を超すことも多い。逆に、比較的乾燥した廃棄物である場合も多い。投入は、予め重量を量っておく。若しくは、混合槽２内部に表示された一定量を投入するようにしてもよい。

次に、スクリューコンベア５１（菌床搬送手段５）により菌床を混合槽２へ投入する（Ｓ３）。この手順が第２の工程に相当する。スクリューコンベア５１の下端は菌床槽４の底部に達しており、ここに貯蔵された乾燥した菌床を搬送する。スクリューコンベア５１は、この菌床を単位時間に一定量を搬送するため、所定量の菌床を投入することができる。例えば、この所定量は、混合槽２に予め投入された有機性廃棄物の処理量に基づいて決定することができる。処理すべき有機性廃棄物の水分量が安定している場合は、予め量が測定されていれば、その量に対応した時間スクリューコンベア５１を作動させる。或いは、有機性廃棄物の投入量が一定であれば、一定時間タイマーでスクリューコンベア５１を作動させる。この場合は、例えば有機性廃棄物１立方メートルに対し菌床の量を１立方メートルと体積で決めてもよいし、１００ｋｇに対して５０ｋｇと質量で決めてもよい。

一方、有機性廃棄物の水分含有量のバラツキの大きい場合がある。また、菌床槽４の処理状況によっても菌床の水分含有量のバラツキが大きい場合がある。このような場合は、単純に、体積若しくは質量だけでは有機性廃棄物に対する適正な菌床の量とすることが難しい。また、菌床はその再生に時間が掛かるため、必要量を超えて菌床を消費すれば、処理できる有機性廃棄物の量を減少させることになる。あるいは、完全リサイクルのバランスが崩れ追加購入する菌床が多量になってしまう。そこで、本実施形態では、菌床の投入量を混合物の水分が所定範囲となるようにする。

一般に、飲食店の残滓などで水分含有量が９０％を超すようなものがあるが、水分が過剰であると排水（ドレン）が発生する。このドレンは、有機性の成分を多量に含むため、そのまま下水に流すと、下水のＣＯＤ／ＢＯＤ値などを上昇させるため好ましくない。一方、このように水分含有量が多いと、有機性廃棄物に十分に微生物が混入されても、内部に十分な酸素が行き渡らず好気性微生物の活動が活発化しない。そのため、処理時間が著しく長くなる。その上、発酵による温度上昇も生じずさらに処理時間を長引かせる。なお、嫌気性の微生物も存在するが一般に処理能力は好気性の微生物に比較すれば低い。

本発明者は、種々実験を重ねた結果、実用可能な処理を行うためには、水分含有量が少なくとも９０％以下、好ましくは８０％以下、迅速な処理であれば５０％以下が好ましいことを見いだした。そこで、一般に熟成された菌床であると、その水分含有量が１０重量％であり、処理対象となる有機性廃棄物の水分含有量が９０％であるとする。ここで、混合物の水分含有量を８０重量％と設定して菌床の消費量を抑えたい場合は、有機性廃棄物：菌床＝７：１とすればよいことが分かる。同様に、混合物の水分含有量を５０重量％と設定して迅速な処理を行うのであれば、有機性廃棄物：菌床＝１：１とすればよいことが分かる。このように混合物としての水分含有量をコントロールすることで、本装置１の有機性廃棄物の時間当たりの処理量、菌床の消費量等をコントロールすることができる。そして、このバランスはスクリューコンベア５１の作動時間でコントロールできることになる。

続いて、混合槽２に投入された有機性廃棄物と菌床を混合する（Ｓ４）。この手順が第３の工程に相当する。ここでは、混合槽２に備えられた第１の回転軸２４に設けられたブレード２５が制御部６により制御された第１のギヤドモータ２３により回転駆動され、有機性廃棄物と菌床が混合される。ブレード２５は、図４に示すような丸棒状のもので破砕するものの他、鋭利な刃先を持ったもの、粘着性の低いフッ素樹脂加工がされたものなど、処理対象に合わせて種々の形態とし、処理をすることができる。ここでは、比較的速い回転で、摩擦熱を生じさせ温度を上昇させて水分の蒸発を促進するとともに、混合物の温度を上昇させることで発酵を活性化するようにしてもよい。また、特に本実施形態では底面からすくい上げるように攪拌する底面ブレード２５ｉ，２５ｊ（図４）を備えたため、多量の水分を含む場合も、底面に溜まった水分が全体に分散され、且つ多量の空気が送り込まれるため、発酵槽３での発酵によい環境を与える。

混合槽２での混合が終了したら、混合物を発酵槽３へ移送する（Ｓ５）。この移送は、例えば、混合槽２で攪拌が進行するに従って、水分が低下し、粉砕された有機性廃棄物が飛ばされやすくなり、ブレード２５により開口された発酵槽移入口２６から自然に発酵槽３に移送する方法がある。また、本装置１では、移入筒２７には、図示を省略したソレノイド駆動のナイフゲートが設けられており、制御部６の制御により所定時間混合槽２での混合が終了したらナイフゲートを開放し、混合物を発酵槽３に移入するようにしている。また、図示しないコンベアなどの搬送手段で積極的に発酵槽３へ混合物を移送するような構成としてもよい。

発酵槽３では一次発酵が行われる（Ｓ６）。この手順が第４の工程に相当する。ここで、本実施の形態の「菌床」について説明する。一般に消滅型の有機性廃棄物処理装置では、有機性廃棄物に菌床を混入して使用する。ここで「菌床」とは、微生物が働きやすいようにした分解基材に微生物が付着したもので、空気が混入しやすい例えばオガクズのようなものが一般に使用される。この菌床の内部で炭素・酸素・水素・窒素から構成される有機性廃棄物中が二酸化炭素と水、アンモニア等の低分子のものに分解され、理論的には無機質以外は完全消滅させるものである。また、この微生物は、動物の腸内微生物が好適で、これらが作り出す酵素・代謝物質を使った生物系分解方式では、土壌系微生物に比べ、分解に伴った水分の発生が少なく、加温等のエネルギーをかけずに体温的環境で略完全に分解させることができる。この過程では、発酵に限らず消化による分解も行われる。

発酵槽３での一次発酵は、まず糸状菌による糖分、アミノ酸等の分解から開始される。糸状菌は自然界のどこにでも存在する真菌類で、増殖速度が速いが、呼吸熱を発生し４０度以上では分解能力下がる。このように温度が上昇してきた次の段階では、放線菌を中心とする高温菌が増殖する。放線菌などの高温菌は高温に強く、糸状菌では分解できなかったセルロースやセミセルロースを分解する。このとき呼吸熱だけでも６０度以上になる。放線菌を中心とする高温菌による分解がすすみ分解する物質が減少すると、放線菌等の高温菌の増殖が低下し、温度が低下する。次の段階として、細菌（バクテリア）による分解が始まる。この段階では分解して柔らかくなったセルロースやセミセルロースなどの繊維組織を分解する。また、両性消化菌によって酸化と還元の相互発酵をし、有機物を水と二酸化炭素と窒素に分離する無機化が開始される。

本装置１の発酵槽３は、図２に示すように、第１〜５ユニット３１ａ〜３１ｅの５つのユニットからなるユニット式で、各部屋３２は分離している。そして、一番上流側の第１ユニット３１ａから下流に向けて順に部屋３２がオーバーフローすると仕切３３を乗り越え次の部屋３２に移送される。そのため、上記のような発酵の段階に応じて別の部屋３２に移行するので、有機物の分解段階、温度環境などをその段階に適したものとすることができる。

次に、一次発酵の終了した混合物を発酵槽３から菌床槽４に排出する（Ｓ７）。本実施形態では、一番下流側の第５ユニット３１ｅが一杯になり排出口４０から、ここと連通する菌床槽４の流入口４５から自然に移送される。ここでも、例えばナイフゲートのような開閉可能な移送制御手段により移送を規制したり、積極的にコンベアなど能動的な移送手段で移送してもよい。

そして、菌床槽４へ移送された混合物の残滓は、二次発酵される（Ｓ８）。この手順が第５の工程に相当する。二次発酵は、一次発酵の終了期に引続き主に細菌（バクテリア）により、分解して柔らかくなったセルロースやセミセルロースなどの繊維組織をさらに分解する。この段階では時間がかかるため菌床槽４において貯蔵した状態で行う。また、両性消化菌によって酸化と還元の相互発酵をし、有機物を水と二酸化炭素と窒素に分離する無機化もさらに行われる。

以上のような処理により、投入された有機性廃棄物は、無機物を除き略１００％分解され、処理が終了する。二次発酵では、分解が進むため、水分含有量も１０％以下になる。
このように有機性廃棄物と混合され、有機性廃棄物の分解が終了すると、基本的に菌床はそのまま再生され、再び有機性廃棄物の処理に用いることができる。従って、原則的にはメンテナンスなしで完全リサイクルを達成できる。なお、長期間使用すれば、分解できない無機質のものなどが増加したり、あるいは分解されて基材が減少したり、場合によっては微生物が死滅する。そのため、菌床補充扉４８から適宜菌床を補充したり、必要に応じた交換等をしたりする。

（第２の実施形態）
次に、図１１は、本発明を他の態様で具体化した第２の実施形態の有機性廃棄物処理装置１０１の平面図である。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態の発酵槽３の構成を変更したのみであるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。第１の実施形態の有機性廃棄物処理装置１は、１列に配置された５つのユニットから発酵槽３が構成されているが、第２の実施形態の有機性廃棄物処理装置１０１では、発酵槽１０３が、上流側発酵槽１０３ａと下流側発酵槽１０３ｂの２列から構成される。混合槽２から混合物が移入される上流側発酵槽１０３ａでの処理が終わると、移送口１０３ｃから下流側発酵槽１０３ｂに移送される。下流側発酵槽１０３ｂでの処理が終了すると、菌床槽４に排出される。

このように構成することで、第１の実施形態の有機性廃棄物処理装置と比較して、より大量の有機性廃棄物を同時に処理することができる。さらに、上流側の発酵槽１０３ａと下流側発酵槽１０３ｂのギヤドモータは別個に制御されるため、発酵段階に応じて異なる攪拌を行うようにしてもよい。また、第１の実施形態の有機性廃棄物処理装置と比較して、同じ処理量ならば全体としては排出するまでの時間が長くなるため、分解に時間がかかる対象物でもより分解を行うことができる。

上記実施形態の有機性廃棄物処理装置１、１０１と、有機性廃棄物処理方法によれば以下のような効果がある。
（１）上記実施形態では、著しく水分含有量が多い飲食店の残滓のような有機性廃棄物であっても、菌床を用いて混合物としての水分含有量を発酵に適した水分量に調整することができる。そのため、有機物を多く含む排水を排出することなく著しく水分含有量が多い有機性廃棄物を処理することができるという効果がある。

（２）また、水分を調整することで、混合物の中に混入できる酸素量を増加させ、微生物による発酵等に適した条件とすることができる。そのため、有機性廃棄物を迅速に処理することができるという効果がある。

（３）さらに、処理が終了した菌床はそのまま使用可能な状態に再生され、貯蔵されるため、随時使用でき、完全なリサイクルを達成できるという効果がある。
（４）特に、菌床搬送手段５により、処理すべき有機性廃棄物の量に応じて適当量の菌床を自動で混入することができるという効果がある。

（５）とりわけ、スクリューコンベア５１を備えたため、人手によらず菌床を所定量正確に混合槽２に投入することができるという効果がある。かつ、スクリューコンベア５１が密閉構造となっているため、外部に臭気、汚染物質等を発散しないという効果がある。

（６）そして、複数の仕切３３により分解の段階毎に分離した処理を行うことができるため、全体としての処理効率を上げることができる。
（７）特に本装置１の発酵槽３は、ユニット式となっているため、処理する有機性廃棄物の量や内容によって、ユニット数を増減したり、あるいは１つ１つのユニットのサイズを変更したりすることができるという効果がある。

（８）また、本装置１の移入筒２７と排出口４０にナイフゲートなどの移送制御手段を設ければ、より適切な処理時間を制御することができるという効果がある。
（９）本装置１では、制御部６により菌床搬送手段であるスクリューコンベアを時間制御することで、処理すべき有機性廃棄物の量に応じて容易且つ正確に菌床を所定量投入することができるという効果がある。

（１０）加えて、有機性廃棄物の含有水分量に応じて菌床を混入して水分を調整するため、処理時間を優先した設定や、菌床の完全リサイクルを達成する設定として処理を行うことができるという効果がある。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 例えば、混合槽２は、有機性廃棄物と菌床が混合できればよく、その混合の方法は問うものではない。また、混合槽２自体に滞留させて発酵を行うものでもよい。特に、加温して水分を蒸発させるような手段と付け加えることもよい。

○ 発酵槽３、１０３は実施形態に示した態様に限らず、ユニット形式ではない全体が１つの箱状のものであってもよい。この場合、内部に仕切を設けるが、特に小型のものであれば仕切は必須のものではない。

○ 逆に何らかの方法で発酵に適したものとすればよいので、全体が回転するドラム方式のものや、エアポンプで送出するものであってもよい。また、処理対象によっては常時攪拌しないで間欠的に攪拌するものや、まったく攪拌しないものであってもよい。そのた、形状・構成は種々選択できる。

○ 菌床槽４も、複数の部屋に仕切ってもよく、その形状・構成は問わない。
○ 混合槽２、発酵槽３，１０３、菌床槽４は、例えばステンレススチールなどが強度・耐久性、防食・防錆、耐熱等の特性から好ましいが、鉄・アルミニウムやその合金、ＦＲＰなどの素材を用いてもよい。

○ 菌床搬送手段は、スクリューコンベア５１を例に説明したが、処理対象物によって、エアポンプやバケット、ベルトコンベア等菌床が搬送できる手段であれば、種々のもので代替できる。

○ なお、別途廃水処理装置を設け、有機性廃棄物からのドレンを予め処理したり、混合槽２に設けたドレン排出装置により混合と同時に排水を処理することも可能である。
○ 第１の回転軸２４、第２の回転軸３４、第３の回転軸４２、スクリュー５５は、それぞれ第１〜４のギヤドモータ２３，３９，２３，５４により駆動されているが、これらは電気の他、油圧、エア、エンジン駆動などで駆動することもできる。

有機性廃棄物処理装置１の全体構成を示す斜視図。 有機性廃棄物処理装置１の全体構成を示す正面図。 有機性廃棄物処理装置１の全体構成を示す平面図。 混合槽２の構成を示す斜視図。 一番上流側にある第１ユニット３１ａの斜視図。 中間にある第２ユニット３１ｂの斜視図。 一番下流側にある第５ユニット３１ｅの斜視図。 菌床槽４を示す斜視図。 スクリューコンベア５１の構造を示す部分断面図。 本実施形態の有機性廃棄物処理方法を詳細に説明するフローチャート。 本発明を他の態様で具体化した第２の実施形態の有機性廃棄物処理装置１０１の平面図。

符号の説明

１，１０１…有機性廃棄物処理装置、２…混合槽、２１…容器、２４…第１の回転軸、２５…ブレード、３，１０３（１０３ａ，１０３ｂ）…発酵槽、３１…本体、３２（３２ａ〜３２ｅ）…部屋、３３（３３ａ〜３３ｈ）…仕切、３４…第２の回転軸、３５（３５ａ〜３５ｊ）…攪拌羽、４…菌床槽、４１…本体、４４（４４ａ〜４４ｊ）…攪拌羽、５…菌床搬送手段、５１…スクリューコンベア、６…制御部

Claims (10)

1. 投入された有機性廃棄物及び菌床を攪拌し混合させる混合槽と、
   当該混合槽で混合された有機性廃棄物と菌床との混合物を移入させて分解させる発酵槽と、
   前記発酵槽から排出された残滓を攪拌して分解させながら乾燥状態にし、前記有機性廃棄物に比較して水分含有量の少ない菌床として再生し貯蔵する菌床槽と、
   前記菌床槽で再生された乾燥状態の前記菌床を前記混合槽に投入する菌床搬送手段と
   を備えたことを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
2. 前記混合槽は、容器と、当該容器の中心に設けられ駆動回転される第１の回転軸と、当該第１の回転軸に設けられた複数のブレードとを備え、前記駆動される回転軸とともに回転するブレードにより前記有機性廃棄物と前記菌床を破砕若しくは切断しつつ攪拌して混合すること
   を特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物処理装置。
3. 前記発酵槽は、箱状の本体と、当該本体内を複数の部屋に仕切る所定の高さの仕切と、前記本体内に水平に配設された駆動回転される第２の回転軸と、当該第２の回転軸に設けられた攪拌羽を備え、前記駆動される第２の回転軸とともに回転する前記攪拌羽により、前記本体内の混合物に空気を混入させて好気性微生物による分解に好適な状態とするとともに、前記仕切は前記部屋の１つが所定量混合物で満たされたときにオーバーフローさせて次の部屋に混合物を移送させること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機性廃棄物処理装置。
4. 前記発酵槽は、前記１又は複数の部屋単位で構成され、相互に着脱可能な複数のブロックから構成されたユニット式の発酵槽であること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置。
5. 前記菌床搬送手段はスクリューコンベアにより構成されたこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置。
6. 前記混合槽から前記発酵槽への移送、若しくは前記発酵槽から前記菌床槽への移送の少なくとも何れかを制御する移送制御手段を備えたこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理装置。
7. 投入された有機性廃棄物及び菌床を攪拌して混合させる混合槽と、当該混合槽で混合された有機性廃棄物と菌床との混合物を移入させて分解させる発酵槽と、前記発酵槽から排出された残滓を攪拌して分解させながら乾燥状態にし、前記有機性廃棄物に比較して水分含有量の少ない菌床として再生し貯蔵する菌床槽と、前記菌床槽で再生された乾燥状態の前記菌床を前記混合槽に投入する菌床搬送手段とを備えた有機性廃棄物処理装置において、
   前記混合槽に有機性廃棄物を投入する第１の工程と、
   前記混合槽に投入された有機性廃棄物に応じて前記菌床搬送手段により前記有機性廃棄物に対して比較的水分含有量の少ない菌床を前記混合槽に投入する第２の工程と、
   投入された有機性廃棄物及び菌床を混合槽で攪拌して混合させる第３の工程と、
   前記混合槽で混合された有機性廃棄物と菌床との混合物を発酵槽で分解させる第４の工程と、
   前記混合物の残滓を分解酵させて乾燥させることで菌床を再生させて貯蔵する第５の工程と
   を備えた有機性廃棄物処理方法。
8. 前記第２の工程は、前記混合槽に予め投入された有機性廃棄物の処理量に基づいて、前記菌床搬送手段により投入する菌床の投入量を決定することを特徴とする請求項７に記載の有機性廃棄物処理方法。
9. 前記第２の工程は、前記投入量を混合物の水分含有量が所定範囲となるようにすることを特徴とする請求項８に記載の有機性廃棄物処理方法。
10. 前記第２の工程は、前記混合物の水分含有量を８０重量％以下とすることを特徴とする請求項９に記載の有機性廃棄物処理方法。

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