JP2005320182A - 有機性廃棄物堆肥化処理システムおよび有機性廃棄物堆肥化処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エネルギー効率に優れ、環境保全にも寄与する有機性廃棄物堆肥化処理システムを提供する。
【解決手段】 固体ゴミと液体ゴミの有機性廃棄物を堆肥および液肥として生成するための有機性廃棄物堆肥化処理システムであって、固体ゴミを破砕する破砕機構および破砕または破砕段階の固体ゴミに対し、微生物を抽入して混合する微生物抽入機構を備えた破砕混合装置と、破砕混合装置によって破砕混合された固体ゴミを、微生物の活動によって分解発酵する分解発酵機構に送入し、固体ゴミから完熟堆肥へと生成する分解発酵装置と、分解発酵装置によって生成された完熟堆肥の一部と、液体ゴミとを原料として液肥を生成する液肥製造装置とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物の処理技術に関し、特に、食品工場などから出る食品残渣、廃水処理施設の脱水ケーキおよび家庭ゴミなどの処理技術に関する。

従来、食品工場の食品残渣および廃水処理施設の脱水ケーキなどの廃棄物の処理技術としては、焼却および埋め立て等により処理されてきたが、焼却によって発生するダイオキシンなどの有害物質や、埋め立てによって発生する悪臭および地下汚染等の問題が懸念されてきている。また、処理施設の設置スペースおよびそれらに掛かる維持費などの経済的負担も多大となってきている。
そこで、近年では、廃棄物の再利用という観点から廃棄物を堆肥化する技術が普及してきている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されている技術は、有機性廃棄物を処理するために流動層槽を有し、廃棄物焼却炉の廃熱が流動層槽で行われるように構成されている。このため、大量の有機性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い堆肥化することができるシステムと期待されている。

特開２００２−１３６９５３号公報

しかしながら、上記のような堆肥化処理システムにおいても、悪臭やハエなどの害虫の発生により、近隣の自然および生活環境を悪化させるなどの公害問題が発生している。また、堆肥化システムによって完成した堆肥を農家が使用した場合には、農地に堆肥を使用した後にも悪臭およびハエなどの害虫が発生し、二次的派生的な問題を引き起こしている。

この堆肥化処理は、おもに有機物により形成されたゴミ（以下、固体ゴミと表記する）と、有機物も含まれるが、ほとんどが水分として形成されたゴミ（以下、液体ゴミと表記する）とを別々に肥料化し、農地へ利用されることになる。肥料化には、廃棄物を分解発酵するための微生物が必要となっており、市販されている培養材が用いられるのが一般的であるが、システムの規模に応じて分解発酵に要する培養材に掛かるコストが増大になるという問題も懸念されていた。したがって、これらの問題を改善する技術が望まれていた。

本発明が解決しようとする課題は、有機性廃棄物から堆肥を生成し、その堆肥を循環させて新たな液肥や堆肥を生成するとともに、エネルギー効率に優れ、環境保全にも寄与する技術を提供することにある。
ここで、請求項１から請求項３に記載の発明の目的は、有機性廃棄物から堆肥を生成し、その堆肥を循環させて新たな液肥や堆肥を生成するとともに、エネルギー効率に優れ、環境保全にも寄与する有機性廃棄物堆肥化処理システムを提供することにある。
また、請求項４および請求項５に記載の発明の目的は、有機性廃棄物から堆肥を生成し、その堆肥を循環させて新たな液肥や堆肥を生成するとともに、エネルギー効率に優れ、環境保全にも寄与する有機性廃棄物堆肥化処理方法を提供することにある。

（請求項１）
請求項１記載の発明は、固体ゴミと液体ゴミの有機性廃棄物を堆肥および液肥として生成するための有機性廃棄物堆肥化処理システムに係る。すなわち、前記固体ゴミを破砕する破砕機構および破砕または破砕段階の固体ゴミに対し、微生物を抽入して混合する微生物抽入機構を備えた破砕混合装置と、前記破砕混合装置によって破砕混合された固体ゴミを、微生物の活動によって分解発酵する分解発酵機構に送入し、固体ゴミから完熟堆肥へと生成する分解発酵装置と、分解発酵装置によって生成された完熟堆肥の一部と、前記液体ゴミとを原料として液肥を生成する液肥製造装置と、を備えた有機性廃棄物堆肥化処理システムを提供する。

（作用）
請求項１記載の発明によれば、破砕混合装置の破砕機構が固体ゴミを破砕する。この際、微生物抽入機構が微生物を抽入して混合し、分解発酵を促進させる。破砕混合した固体ゴミを分解発酵装置に送入し、固体ゴミの分解発酵処理を行う。
分解発酵は、自動攪拌混合装置、ローダー車等の重機で行われるが、人力で混合作業を行う場合もある。
また、施設方式として、堆積方式、スクープ方式およびロータリー方式のいずれかを選択して行う。堆積方式とは、屋根付きの施設（堆肥舎など）に原料を堆積して適宜、機械力で撹拌を行い、水分調整した固体ゴミを定期的に切り返して堆肥化する方式である。スクープ方式とは、原料を底から掬いながら撹拌して移動させる方式である。ロータリー方式とは、原料を表面から適度の深さで回転撹拌させながら移動させる方式である。
固体ゴミが分解発酵されると、完熟堆肥として生成される。この完熟堆肥は、農地および土壌用の堆肥として使用できる。また、完熟堆肥の一部は、液肥を生成する液肥製造装置に送られ、液体ゴミとともに液肥の原料となる。
すなわち、有機性廃棄物から堆肥を生成し、その堆肥を循環させて新たな液肥や堆肥を生成するシステムを構築することができる。このため、エネルギー効率に優れ、環境保全にも寄与するシステムとなる。

（請求項２）
請求項２記載の発明は、請求項１記載の有機性廃棄物堆肥化処理システムを限定したものであり、前記破砕混合装置は、破砕された固体ゴミに対し、前記完熟堆肥を抽入して混合させる循環機構を備えたことを特徴とする。

（作用）
請求項２記載の発明によれば、破砕混合装置の循環機構が完熟堆肥の一部を装置内に取り入れる。破砕混合装置は、固体ゴミおよび完熟堆肥を混合させる。したがって、循環機構による完熟堆肥の戻しが行われるので、培養材などの微生物抽入機構を必要としないでも分解発酵を促進させることができる。このため、微生物抽入機構で使用する微生物の使用率を減少させることができ、コスト低減に寄与する。

（請求項３）
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の有機性廃棄物堆肥化処理システムを限定したものであり、前記液肥製造装置は、液肥製造装置によって生成された液肥を前記分解発酵装置へ散布する散布機構を備えたことを特徴する。

（作用）
請求項３記載の発明によれば、液肥製造装置の散布機構が分解発酵装置に液肥の散布を行う。この散布は、分解発酵期間中に発酵熱により水分が蒸発し水分率が低下した場合に散布することが望ましい。
散布方法としては、シャワーおよびホースなどの液肥散布用部材を用いて散布しても良い。すなわち、分解発酵装置に液肥を散布することにより、土壌菌群の活性化、水分の補充および消臭作用に効果的となる。

（請求項４）
請求項４記載の発明は、固体ゴミと液体ゴミの有機性廃棄物を堆肥および液肥として生成するための有機性廃棄物堆肥化処理方法に係る。すなわち、固体ゴミを破砕するゴミ破砕工程と、破砕または破砕段階の固体ゴミに対し、微生物を抽入して混合する微生物抽入工程と、ゴミ破砕工程および微生物抽入工程によって破砕混合した固体ゴミを、微生物の活動によって分解発酵し、固体ゴミから完熟堆肥へと生成する分解発酵工程と、分解発酵工程によって生成した完熟堆肥の一部と、前記液体ゴミとを原料として液肥を生成する液肥製造工程と、を備えた有機性廃棄物堆肥化処理方法を提供する。

（請求項５）
請求項５記載の発明は、請求項４記載の有機性廃棄物堆肥化処理方法を限定したものであり、前記破砕混合工程は、破砕された固体ゴミに対し、前記完熟堆肥を抽入して混合させる循環工程を備えたことを特徴とする。

請求項１から請求項３に記載の発明によれば、有機性廃棄物から堆肥を生成し、その堆肥を循環させて新たな液肥や堆肥を生成するシステムである。このため、エネルギー効率に優れ、環境保全にも寄与する有機性廃棄物堆肥化処理システムを提供することができた。
また、請求項４および請求項５に記載の発明によれば、有機性廃棄物から堆肥を生成し、その堆肥を循環させて新たな液肥や堆肥を生成する方法である。このため、エネルギー効率に優れ、環境保全にも寄与する有機性廃棄物堆肥化処理方法を提供することができた。

以下、本発明を実施の形態及び図面に基づいて、更に詳しく説明する。ここで使用する図面は、図１および図２である。図１は、有機性廃棄物堆肥化処理システムの全体構成を示した概略図であり、図２は、複数の完熟堆肥を比較分析した表である。

（破砕混合装置）
有機性廃棄物堆肥化処理システムは、固体ゴミと液体ゴミの有機性廃棄物から堆肥および液肥として生成するためのシステムであり、破砕混合装置、分解発酵装置および液肥製造装置に大別されて構成されている。
破砕混合装置は、固体ゴミを破砕する破砕機構と、破砕または破砕段階の固体ゴミに対し、微生物を抽入して混合する微生物抽入機構とを備えている。微生物抽入機構は、有機性廃棄物堆肥化処理システムで堆肥が生成される前（本システムを最初に使用した場合）および完熟堆肥のみでは発酵作用が十分に得られない場合に補助的に用いられるものであり、破砕混合装置に微生物を抽入することで固体ゴミの発酵を促進させる機能を有している。なお、ゴミの発酵時間を短縮させたい場合に微生物の抽入を行うこともできる。

また、破砕混合装置には、破砕された固体ゴミに対し完熟堆肥を抽入して混合させる循環機構を備えている。循環機構は、本システムによって生成された完熟堆肥の一部を破砕混合装置に戻す（図１の「完熟戻し堆肥」を参照）機能を有している。つまり、培養材の代用としている。また、これと同時に試運転調整時には、腐植土及び腐植抽出物質を３〜５％程度混合し、土壌菌群を活性化させる。腐植土及び腐植抽出物質を混合させることで、土壌菌群の特徴である悪臭防止効果・雑菌類に対する抗菌抑制効果を引き出し、悪臭発生防止及び腐敗防止作用が働くことになる。

この破砕混合装置では、固体ゴミおよび完熟堆肥（最初は微生物を抽入）が投入されて破砕混合される。そして、発酵促進のために固体ゴミの水分率を６０％前後に調整し、分解発酵装置へと送り出す。
なお、完熟堆肥が生成され、循環機構による完熟堆肥の戻しが行われるようになれば、培養材などの微生物抽入機構を用いることなく、分解発酵を促進させることができる。このため、微生物抽入機構で使用する培養材の使用率を低減させることができる。

（分解発酵装置）
分解発酵装置は、破砕混合装置の破砕機構によって破砕混合された固体ゴミに対し、微生物の発酵作用によって分解発酵させる分解発酵機構を備えている。分解発酵機構は、自動攪拌混合装置、ローダー車等の重機で行われる。また、人力で混合作業を行っても良い。また、分解発酵装置としては、堆積方式、スクープ方式およびロータリー方式があり、これらは施設方式に応じて適宜選択することが可能である。
堆積方式とは、屋根付きの施設（堆肥舎など）に原料を堆積して適宜、機械力で撹拌を行い、水分調整した固体ゴミを定期的に切り返して堆肥化する方式である。スクープ方式とは、原料を底から掬いながら撹拌して移動させる方式である。ロータリー方式とは、原料を表面から適度の深さで回転撹拌させながら移動させる方式である。

上記の各方式では固体ゴミに対する発酵処理効率が異なっており、堆肥として発酵するまでの平均所要日数は、およそ３０〜９０日かかることになる。この発酵期間が経過すると、固体ゴミは完熟堆肥として生成される。なお、説明の便宜上、堆肥を「完熟堆肥」と「堆肥」とに分けて記載しているが、これらは全く同じものである。また、分解発酵で用いられる液体は、主に液肥が使用されるが、このほか、土壌菌群、有機物分解菌、消臭剤および水を用いる場合もある。

生成された完熟堆肥は、以下の用途として利用されることになる。第一に、農地および土壌還元用の堆肥、第二に、上述した破砕混合装置に戻して発酵促進させるための堆肥（完熟戻し堆肥）、第三に、液肥製造装置に送りだして種菌として使用するための堆肥である。
有機性廃棄物堆肥化処理システムは、有機性廃棄物を焼却および埋め立てなどによる処理方法ではなく、有機性廃棄物から堆肥を生成し、また、生成した堆肥を循環させて新たな液肥や堆肥を生成可能なシステムである。一度、循環サイクルが形成されれば、循環機構および完熟堆肥を用いて、有機性廃棄物を再利用できる。したがって、廃棄物を焼却しないために焼却炉の寿命が延び、燃料および焼却炉の修繕費のコスト削減効果に期待できる。また、焼却灰が出ないため、埋立地を設置する必要が無くなる。さらに、ダイオキシン、悪臭および地下汚染等の環境汚染の発生原因を減少させることにもなり、環境保全に寄与するシステムである。

（液肥製造装置）
液肥製造装置は、有機性廃棄物の液体ゴミと、分解発酵装置によって生成された完熟堆肥の一部とを原料として水処理し、液肥を生成する装置である。液肥製造装置には、液肥を製造する液肥製造機構、完熟堆肥の一部を液肥製造装置に取り入れて循環させる液肥用循環機構および生成された液肥を分解発酵装置へ散布する散布機構を備えている。液肥製造機構は、液肥および完熟堆肥に加え、腐植土及び腐植抽出物質、軽石・花崗岩等の多孔質セラミックを投入する。投入時の多孔質セラミックの形状は限定されることはないが、例えば、液体状、パウダー状およびペレット状とすることが望ましい。液肥用循環機構は、分解発酵装置で生成された完熟堆肥を再利用するためのものであり、破砕混合装置の循環機構と全く同様の機能を備えている。つまり、完熟堆肥を液肥製造装置に取り込み、液肥を種菌として利用するための機構である。

液肥製造装置によって生成された液肥は、農地および土壌還元用と散布用との２形態で利用することが可能である。散布用としての機能を有する散布機構は、分解発酵期間中に発酵熱により水分が蒸発し水分率が低下した場合に散布する。液肥の散布は、シャワーおよびホースなどの液肥散布用部材によって散布される。液肥を散布することにより、土壌菌群の活性化、水分の補充および消臭作用に効果的となる。

なお、ここでいう液肥とは、肥料塩類が溶液状態となっているものであり、これには窒素、リン酸または加里などの成分が含まれている。このほかに苦土、マンガン、ほう素、けい酸等を含むものもある。液肥は均一施肥が容易であり、除草剤や殺虫剤との同時施肥施用やスプリンクラーやチューブ灌水による利用が可能となるため、施肥の省力化が期待できる。

（農業用堆肥の臭気）
図２に、本実施形態で生成した完熟堆肥と、従来技術Ａおよび従来技術Ｂとを比較した表を示す。なお、図の「ＮＤ」とは、計測した臭気が検出限界以下となったことを示している。図に示すように、従来技術Ａの完熟堆肥では、アンモニアの計測値が８０ｐｐｍ、アミン類が２２０ｐｐｍ、六段階臭気強度表示法で「５」となった。従来技術Ｂの完熟堆肥では、アンモニアの計測値が１．０ｐｐｍ、アミン類が３．０ｐｐｍ、六段階臭気強度表示法で「４」となった。
従来技術ＡおよびＢともにかなりの臭気が発生しているのがわかる。一方、本発明の完熟堆肥では、アンモニアの計測値がＮＤ、アミン類がＮＤ、六段階臭気強度表示法で「１」となった。つまり、本発明の完熟堆肥では、アンモニアおよびアミン類は検出されず、また、六段階臭気強度表示法による計測でも最小値となっており、土壌臭のみで不快感が無いものとなっているのがわかる。

すなわち、本実施形態における完熟堆肥は、土壌臭のみで不快感の無い堆肥となっているため、農業用の堆肥として用いた場合でも悪臭およびハエなどの害虫の発生を最小限にすることができる。また、化学肥料を用いることなく農作業ができ、自然環境保全型の農業として環境保全にも寄与する。

本発明の有機性廃棄物堆肥化処理システムは、廃棄物処理場などの比較的規模の大きな場所で利用されることが考えられる。

有機性廃棄物堆肥化処理システムの全体構成を示した概略図である。 複数の完熟堆肥を比較分析した表である。

Claims (5)

1. 固体ゴミと液体ゴミの有機性廃棄物を堆肥および液肥として生成するための有機性廃棄物堆肥化処理システムであって、
   前記固体ゴミを破砕する破砕機構および破砕または破砕段階の固体ゴミに対し、微生物を抽入して混合する微生物抽入機構を備えた破砕混合装置と、
   前記破砕混合装置によって破砕混合された固体ゴミを、微生物の活動によって分解発酵する分解発酵機構に送入し、固体ゴミから完熟堆肥へと生成する分解発酵装置と、
   分解発酵装置によって生成された完熟堆肥の一部と、前記液体ゴミとを原料として液肥を生成する液肥製造装置と、
   を備えたことを特徴とする有機性廃棄物堆肥化処理システム。
2. 前記破砕混合装置は、破砕された固体ゴミに対し、前記完熟堆肥を抽入して混合させる循環機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物堆肥化処理システム。
3. 前記液肥製造装置は、液肥製造装置によって生成された液肥を前記分解発酵装置へ散布する散布機構を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機性廃棄物堆肥化処理システム。
4. 固体ゴミと液体ゴミの有機性廃棄物を堆肥および液肥として生成するための有機性廃棄物堆肥化処理方法であって、
   固体ゴミを破砕するゴミ破砕工程と、
   破砕または破砕段階の固体ゴミに対し、微生物を抽入して混合する微生物抽入工程と、
   ゴミ破砕工程および微生物抽入工程によって破砕混合した固体ゴミを、微生物の活動によって分解発酵し、固体ゴミから完熟堆肥へと生成する分解発酵工程と、
   分解発酵工程によって生成した完熟堆肥の一部と、前記液体ゴミとを原料として液肥を生成する液肥製造工程と、
   を備えたことを特徴とする有機性廃棄物堆肥化処理方法。
5. 前記破砕混合工程は、破砕された固体ゴミに対し、前記完熟堆肥を抽入して混合させる循環工程を備えたことを特徴とする請求項４記載の有機性廃棄物堆肥化処理方法。
   
   

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