JP2006111479A - 有機性廃棄物処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】農業系資源廃棄物、畜産排泄物、農業集落排水汚泥、下水汚泥、食品廃棄物、水産系資源廃棄物、木質系資源廃棄物等の有機性廃棄物を受け入れ、高品質な発酵堆肥を作ると共に、発酵熱を利用して無農薬野菜などを作るバイオマス循環型の有機性廃棄物処理システムを提供する。
【解決手段】有機廃棄物を破砕及び混合圧縮する破砕混合部１と、破砕混合物Ｄ１を投入し加圧状態で混練発酵させる発酵堆肥化槽２と、発酵堆肥化槽の上部に水平移動可能に据え付けられた架台４と、架台４に垂下して設けられ投入された破砕混合物Ｄ１を加圧攪拌するスクリュー羽根を備えた攪拌装置３を設ける。発酵堆肥化槽２の側壁８にステンレス製配管を施して冷却水を流通させ、発酵時に発生する熱により当該冷却水を加熱し、この温水を一旦温水貯蔵タンクに貯留した後、野菜・花卉・果樹等の栽培ハウスに循環させて暖房せしめる。
【選択図】図１

Description

本発明は、農業系資源廃棄物、畜産排泄物、農業集落排水汚泥、下水汚泥、食品廃棄物、水産系資源廃棄物、木質系資源廃棄物を発酵させて堆肥化するために使用される有機性廃棄物処理システムに関する。

従来、生ゴミ等の有機性廃棄物の処理では、廃棄物に微生物を加えて発酵処理して堆肥化する方法が多く採用されている。この微生物による発酵処理方法では、有機物を微生物で発酵分解して、均一な低分子化合物を主成分とする有機肥料に変成処理する。例えば、比較的広大な面積の堆肥化施設内に貯留された畜糞に微生物を投入して、畜糞を大規模なコンベア式攪拌機により攪拌するものがある。

また、搬入された糞尿を一時的に貯留する貯留槽から逐次ガス抜き槽に送り込まれた糞尿を攪拌してガスを抜きし、加熱蒸発室でガス抜き槽内の糞尿を加熱板に吹き付ける吹き付け装置によって水分を蒸発させ、その加熱蒸発室で蒸発した水分を、加熱蒸発室内の天井を覆うように配置されたガス抜き穴を有する冷却板と、その冷却板の下に配置された受け樋とで構成された液化装置によって液化し、一方、ガス抜き槽と加熱蒸発室とで発生したガス成分を加熱蒸発室の加熱用補助燃料として確保し、加熱蒸発室内に残された固形成分を随時取り出して肥料にする糞尿処理プラント（例えば、特許文献１参照。）や発酵槽内に処理媒体を収納して発酵処理用床を構成しておき、これにし尿または家畜の糞尿を混入したうえ、発酵条件調整手段を作動させて、発酵処理用床内に自然界の土壌菌や酵素等の微生物と湿度と空気とを供給し水分を調整して、し尿又は家畜の糞尿を発酵させて堆肥化する処理施設（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。

特開２００３−３２０３９９号公報 特開平７−６９７６５号公報

しかしながら、従来は堆肥化施設に設置される攪拌装置等が大型であるため、堆肥化施設自体も大規模にならざるを得ない。このため、小規模の堆肥化舎屋では大型の攪拌装置は過剰設備となるので採用しがたく、通常、シャベル等の重機を作業員が操作して攪拌作業等を行っているのが実情である。また、畜糞等の有機廃棄物が発酵する際に生じる発酵熱の利用もプラント内での再利用に限られていた。

本発明は、上記のような問題を解決するため、小規模の堆肥化舎置屋に適し、農業系資源廃棄物、畜産排泄物、農業集落排水汚泥、下水汚泥、食品廃棄物、水産系資源廃棄物、木質系資源廃棄物等の有機性廃棄物を受け入れ、破砕混合加圧し、攪拌槽にて攪拌を行い、高品質な発酵堆肥を作ると共に、攪拌発酵中に出る発酵熱を利用して温水を作り、隣接させたハウスに温水を循環させ温室ハウスにし、無農薬野菜などを作り化学物質過敏症・シックハウス症候群の患者やその家族の方々にも安心して食べられる農作物を提供するバイオマス循環型の有機性廃棄物処理システムを提供することを目的とする。

この目的達成のため本発明は、有機廃棄物を破砕及び混合圧縮する破砕混合部と、該破砕混合物を投入し加圧状態で混練発酵させる発酵堆肥化槽とからなり、該発酵堆肥化槽は、発酵堆肥化槽の上部に水平移動可能に据え付けられた架台と、該架台に垂下して設けられ投入された有機性廃棄物を加圧攪拌するスクリュー羽根を備えた攪拌装置を有してなることを第１の特徴とする。また、攪拌装置は、攪拌の際にスクリュー先端より温風と畜尿水の混合物をイジェクター方式で発酵堆肥中に撒布することを第２の特徴とする。さらに、発酵堆肥化槽の側壁に金属製配管を施して冷却水を流通させ、発酵時に発生する熱により当該冷却水を加熱し、この温水を一旦温水貯蔵タンクに貯留した後、野菜・花卉・果樹等の栽培屋舎に循環させて暖房せしめ、冷めた水を再度発酵堆肥化槽に循環させることを第３の特徴とする。

本発明によれば、発酵堆肥化室に攪拌効率の高いスクリュー型回転攪拌機を設けたことにより、堆肥化舎屋が小規模で済む。すなわち、スクリュー型回転攪拌機は、廃棄物を垂直方向に回転攪拌して発酵処理を促進させることができる。特に、処理槽床面近くの廃棄物の下層部分まで粉砕攪拌して十分通気もできるので、発酵処理効率を大幅に高めることができる。さらに攪拌の際にスクリュー先端より温風と畜尿水の混合物をイジェクター方式で発酵堆肥中に撒布することで、回転攪拌軸の近傍に溜まる廃棄物の塊を細かく粉砕でき、畜糞の攪拌分散化を確実に行うことができる。そして、高品質な発酵堆肥を作ることができ、さらに、攪拌発酵中に出る発酵熱を利用して温水を作り、隣接させたハウスに温水を循環させ温室ハウスにし、無農薬野菜などを作り化学物質過敏症・シックハウス症候群の患者やその家族の方々にも安心して食べられる農作物を提供することもできる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて説明する。本実施例は、小規模の畜糞堆肥化舎屋をシステム化したものである。さらに言えば、回転攪拌装置は一対のスクリュー型のものを垂下させ、垂直軸方向に対して所定角度傾斜させている。
図１は本発明に係る有機性廃棄物処理システムの概要を示す平面図、図２は破砕混合プレス装置を示す側面図、図３はスクリュー型回転攪拌装置を示す正面図、図４はスクリュー型回転攪拌装置の内部構造を示す正面図、図５は攪拌装置の作動状態を示す側面図、図６は温水の循環構造を模式的に示す側面図である。

図１において、１は有機廃棄物を破砕及び混合圧縮する破砕混合プレス装置で、２は、破砕混合プレス装置１からの破砕混合物Ｄ１を投入し加圧状態で混練発酵させる発酵堆肥化槽（一次発酵槽）である。破砕混合プレス装置１は、図２に示すように、農業系資源廃棄物、畜産排泄物、農業集落排水汚泥、下水汚泥、食品廃棄物、水産系資源廃棄物、木質系資源廃棄物等の有機性廃棄物を破砕部１Ａから受け入れ、モーター１Ｃによりスクリュープレス１Ｂを回転駆動させ、破砕混合物Ｄ１とするものである。具体的には、各農場・家庭より畜糞・生ゴミを受け入れ、オガくず及び戻し堆肥等でショベルにて切返し、水分調整と原料混合を行い破砕混合プレス装置２のスクリューホッパーへ投入、スクリューコンベアにて破砕機に入れて原料を細かく砕いて、混合スクリュープレス１Ｂにて完全に混合圧縮させる。混合圧縮させることにより水分量・自己保持カロリー等を調整し、好気性発酵がしやすい条件を整え、加圧により高温好気性菌を活性化し、低中温嫌気性菌を不活性化した破砕混合物Ｄ１を発酵堆肥化槽（一次発酵槽）２に入れてスクリュー型回転攪拌機３にて攪拌する。

コンクリート製の発酵堆肥化槽（一次発酵槽）２は、上記破砕混合物Ｄ１を発酵処理して堆肥化するための施設である。発酵堆肥化槽２の上面及び前面は開放され、堆肥化槽２の内部はコンクリート画壁２Ａにより複数に区画されている。このコンクリート壁２Ａ上面には、前後方向に延びる前後動用レール８が敷設されている。また、発酵堆肥化槽２の底面には送風ブロアー２Ｂに連通された送気管２Ｃが全面にわたって櫛状に張設されており、収容された破砕混合物Ｄ１の発酵処理効率を高めるために底部から送気できるようにされている。発酵堆肥化槽２の上部には、収容された破砕混合物Ｄ１を攪拌するためのスクリュー型回転攪拌装置３が据え付けられ、スクリュー型回転攪拌装置３の主要部材は架台４上に配設されている。架台４は前後動用車輪及び左右動用車輪を介して、発酵堆肥化槽２の前後方向およ左右方向に移動可能とされている。すなわち、各レール８上には、前後動用車輪が前後方向に走行可能に嵌合されている。

発酵堆肥化槽（一次発酵槽）２より出た堆肥Ｄ２は、均一な発酵効率良く均質でムラなく熟成して土質改良材として最適な性能を保有し、発酵時に出る熱により雑草・種子・害虫の卵・病原菌・腐敗菌等が死滅した状態となる。そして、この一次発酵により高温発酵させた堆肥Ｄ２を、二次発酵堆肥舎の二次発酵槽１０に搬入してショベル切返しを行い完熟した有機肥料Ｓを製造する。その有機肥料Ｓを後述する隣接した温室ハウス６で利用し、野菜等の肥料として使用し、余った堆肥は販売する。図中、１１は完成した有機肥料Ｓを載積しておく製品置場、１３はホッパー１２を有するトランメル、１５はホッパー１４を有する袋詰めパッカー、１６はロボットパレタイザーである。

図３乃至図５に示すように、架台４上に据え付けられたスクリュー型回転攪拌装置３には、対向するスクリュー３Ｂを有する一対の攪拌シャフト３Ａが設けられ、これらシャフト３Ａの下端は、図６に示すように、発酵堆肥化槽２の床面近傍まで達している。攪拌シャフト３Ａは中空のものが使用され、その上端部分にはロータリージョイント３Ｇを介して、送風口３Ｅ及び畜尿や水分を多く含んだ酒かす等の注入口３Ｆが設けられ、攪拌時にシャフト先端部からイジェクター方式で発酵に最適な温風が送気して発酵を促進できるようにされていると共に、畜尿や水分を多く含んだ酒かす等も同時に処理できるようにされている。図４中、３Ｃは目詰まり防止用のサニタリ（磨き）管で、この中を前記畜尿や水分を多く含んだ酒かす等が流通し、噴出口３Ｄから破砕混合物Ｄ１中に噴出される。

スクリュー型回転攪拌装置３は、従来の攪拌機のように攪拌中に堆肥槽内の熱の発散が少なく、高温発酵の持続性が高く、攪拌スクリューの先端よりエアーを出す仕組みになっているので、一次処理能力が高く、堆肥の移動量が従来の攪拌機に比べて少ないため、発酵槽の長さが短く済む。例えば、ロータリー式の場合、発酵槽の高さが１．５ｍの場合、５ｍ幅が限度であるのに対して垂直攪拌機は高さ２ｍで幅が１０ｍと容積を大幅に大きくすこことができ、処理量も多くなる。また、ベアリング等が被処理物の中に直接入らないので、故障が少なく構造もシンプルでメンテナンスも容易である。

このように攪拌して混合加圧された破砕混合物Ｄ１は、立ち上がりが早く、高温発酵になるので、短期間で熟成し良質な堆肥になる。すなわち垂直方向に回転攪拌することで発酵処理を促進させることができる。特に、処理槽床面近くの下層部分まで粉砕攪拌して十分に通気もできるので、発酵処理効率を大幅に高めることができる。さらに、攪拌の際にスクリュー先端より温風と畜尿水の混合物をイジェクター方式で発酵堆肥中に撒布することで、回転攪拌軸の近傍に溜まる廃棄物の塊を細かく粉砕でき、畜糞の攪拌分散化を確実に行うことができる。

図６に示すように、発酵堆肥化槽２の各コンクリート画壁２Ａ側面にブロック壁９を介してステンレス配管５を施して水を流し、破砕混合物Ｄ１が高温発酵する際に生じる熱（７０℃前後）をステンレス配管５を通した水に取り入れ温水にする。その温水を温水貯蔵タンク７に貯めて、循環ポンプＰ１及びＰ２によりブロック壁９及び栽培ハウス６に循環させて、栽培ハウスを温室として野菜等の生産に利用する。

本発明システムでは、混合加圧による悪臭も搬入入口以外ではほとんど発生せず、家庭より出るゴミを処理することで、市町村にあるゴミ焼却場のゴミが激減し、炭酸ガス増加による地球温暖化防止につながり、環境保全・地域循環型農業システムを構築し、地域活性化の一助となり得る。

本発明に係る有機性廃棄物処理システムの概要を示す平面図である。 破砕混合プレス装置を示す側面図である。 スクリュー型回転攪拌装置を示す正面図である。 スクリュー型回転攪拌装置の内部構造を示す正面図である。 攪拌装置の作動状態を示す側面図である。 温水の循環構造を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１ 破砕混合プレス装置
１Ａ 破砕部（ホッパー）
１Ｂ スクリュープレス
１Ｃ モーター
２ 発酵堆肥化槽（一次発酵槽）
２Ａ コンクリート区画壁
２Ｂ ブロアー
２Ｃ 送風管
３ スクリュー型回転攪拌装置
３Ａ 攪拌シャフト
３Ｂ スクリュー
３Ｃ サニタリ管
３Ｄ 噴出口
３Ｅ 送風口
３Ｆ 注入口
３Ｇ ロータリージョイント
４ 架台
５ ステンレス配管
６ 栽培ハウス
７ 温水貯留タンク
８ レール
９ ブロック壁
１０ 二次発酵槽
１１ 製品置場
１２ ホッパー
１３ トランメル
１４ ホッパー
１５ 袋詰パッカー
１６ ロボットパレタイザー
Ｄ１ 破砕混合物（有機性廃棄物）
Ｄ２ 堆肥
Ｓ 有機肥料（製品）
Ｐ１ 循環ポンプ
Ｐ２ 循環ポンプ

Claims (3)

1. 有機廃棄物を破砕及び混合圧縮する破砕混合部と、該破砕混合物を投入し加圧状態で混練発酵させる発酵堆肥化槽とからなり、該発酵堆肥化槽は、発酵堆肥化槽の上部に水平移動可能に据え付けられた架台と、該架台に垂下して設けられ投入された有機性廃棄物を加圧攪拌するスクリュー羽根を備えた攪拌装置を有してなることを特徴とする有機性廃棄物処理システム。
2. 攪拌装置は、攪拌の際にスクリュー先端より温風と畜尿水の混合物をイジェクター方式で発酵堆肥中に撒布することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物処理システム。
3. 発酵堆肥化槽の側壁に金属製配管を施して冷却水を流通させ、発酵時に発生する熱により当該冷却水を加熱し、この温水を一旦温水貯蔵タンクに貯留した後、野菜・花卉・果樹等の栽培屋舎に循環させて暖房せしめ、冷めた水を再度発酵堆肥化槽に循環させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の有機性廃棄物処理システム。

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