JP2007197244A

JP2007197244A - 有機廃棄物処理方法システムの運転方法

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Publication number: JP2007197244A
Application number: JP2006017168A
Authority: JP
Inventors: Taiji Ishihara; 大治石原
Original assignee: Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd
Current assignee: Ishikawajima Inspection and Instrumentation Co Ltd
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: JP5128074B2

Abstract

【課題】コンポストの容量を増やした場合であっても、内燃機関の台数を必要最低限に抑えることが可能な有機廃棄物処理システムの運転方法を提供する。
【解決手段】コンポスト１１内において有機廃棄物Ｆを発酵させて堆肥化する複数の堆肥化装置１０と、複数の堆肥化装置１０から発生する臭気ガスＧを燃料とともに燃焼して、脱臭及び発電を行う複数の脱臭発電装置２０と、を有する有機廃棄物処理方法システムＳの運転方法において、有機廃棄物Ｆの投入時期を複数の堆肥化装置１０毎に異ならせると共に、複数の堆肥化装置１０における臭気ガスＧの発生状態に応じて、複数の堆肥化装置１０から送気される臭気ガスＧの量をそれぞれ調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機廃棄物を発酵させた際に発生する臭気ガスを脱臭するとともに発電を行う有機廃棄物処理システムの運転方法に関する。

養鶏場や養豚場において発生する家畜糞（糞尿を含む）、又は生ゴミ等の有機廃棄物を発酵させて堆肥化する技術において、処理過程で発生する排気ガスの悪臭対策は、大きな問題となっている。
例えば、水（あるいは薬液）洗浄法、オガ粉吸着法、微生物分解法等が知られているが、これらの脱臭方法は、水（薬液）処理を伴ったり、比較的広い敷地面積を必要としたりすることから、導入が困難な場合が多く、しかもアンモニア以外の臭気成分を除去することが難しい。
また、近年、臭気ガスを炉（脱臭炉）内で燃焼させて臭気成分を高温で熱分解する燃焼脱臭法が検討されているものの、燃焼装置及びその運転コストが高いため、普及は進んでいない。
そこで、特許文献１に示すように、コンポストを有する堆肥化装置から発生する臭気ガスを内燃機関（ディーゼルエンジン）に導入して燃料とともに燃焼させることにより、臭気成分を高温で熱分解し、同時に、その内燃機関を駆動源として発電を行うことにより、低コスト化を図ることができる有機廃棄物処理システムが提案されている。
特開２００３−１４８１８６号公報

ところで、上述した技術では、コンポストの容量が大型化すると、発生する臭気ガスの量も増してしまう。しかしながら、臭気ガスを燃焼させる内燃機関は、その処理能力が限られているので、大量の臭気ガスに対応するためには、内燃機関の台数を増やす必要がある。このため、有機廃棄物処理システムの装置コストが上昇してしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、コンポストの容量を増やした場合であっても、内燃機関の台数を必要最低限に抑えることが可能な有機廃棄物処理システムの運転方法を提供することを目的とする。

本発明に係る有機廃棄物処理システムの運転方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明は、コンポスト内において有機廃棄物を発酵させて堆肥化する複数の堆肥化装置と、前記複数の堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して、脱臭及び発電を行う複数の脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理方法システムの運転方法において、前記有機廃棄物の投入時期を前記複数の堆肥化装置毎に異ならせると共に、前記複数の堆肥化装置における臭気ガスの発生状態に応じて、前記複数の堆肥化装置から送気される臭気ガスの量をそれぞれ調整するようにした。
この発明によれば、有機廃棄物の投入時期を複数の堆肥化装置毎に異ならせることで、各堆肥化装置における臭気ガスの最大発生時を分散化させることができる。更に、各堆肥化装置から送気される臭気ガスの量を調整するので、脱臭発電装置に過大な臭気ガスが送気されることが防止される。これにより、脱臭発電装置の処理能力を最低限度に抑えることが可能となり、装置コストの抑制が図られる。

また、前記複数の堆肥化装置に対する前記有機廃棄物の投入時期が、前記有機廃棄物の発酵サイクル時間に基づいて規定されるものでは、各堆肥化装置における臭気ガスの最大発生時を確実に分散化させることができる。
また、前記複数の堆肥化装置における臭気ガスの発生状態が、前記コンポスト内の温度に基づいて判断されるものでは、容易かつ確実に各堆肥化装置における臭気ガスの最大発生時を判断することができる。
また、前記脱臭発電装置において発生した熱量を用いて加熱した空気を、前記複数の堆肥化装置における臭気ガスの発生状態に応じて、前記複数の堆肥化装置のいずれかに導入するものでは、堆肥化を進行させるべき堆肥化装置に加熱空気を導入することで、良好な堆肥化が図られる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
コンポスト内において有機廃棄物を発酵させて堆肥化する複数の堆肥化装置と、前記複数の堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して、脱臭及び発電を行う複数の脱臭発電装置と、を有する有機廃棄物処理方法システムの運転方法において、前記有機廃棄物の投入時期を前記複数の堆肥化装置毎に異ならせると共に、前記複数の堆肥化装置における臭気ガスの発生状態に応じて、前記複数の堆肥化装置から送気される臭気ガスの量をそれぞれ調整するようにした。
これにより、脱臭発電装置に過大な臭気ガスが送気されることが防止されるので、脱臭発電装置の処理能力を最低限度に抑えることが可能となる。すなわち、堆肥化装置が大容量化した場合であっても、必要最低限度の脱臭発電装置により臭気ガスの脱臭を行うことができるので、装置コストの抑制を図ることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る有機廃棄物処理システムの運転方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材の認識を容易とするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳの概略構成を示す図である。
有機廃棄物処理システムＳは、畜糞（有機廃棄物）Ｆを発酵させて堆肥化させる複数の堆肥化装置１０（１０ａ，１０ｂ）、畜糞Ｆの発酵により発生した臭気ガスＧを燃焼して脱臭するとともに発電を行う複数の脱臭発電装置２０（２０ａ〜２０ｃ）、臭気ガスＧを堆肥化装置１０から脱臭発電装置２０に送気するガス送管３０、有機廃棄物処理システムＳの運転を制御する制御装置４０等を備えて構成される。

堆肥化装置１０としては、例えば、畜糞Ｆを連続的に好気性醗酵させる連続式醗酵機が用いられる。
図２は、堆肥化装置１０の概略構成を示した図である。
堆肥化装置１０（１０ａ，１０ｂ）は、例えば、約３０ｍ^３程度の容量のコンポスト１１、コンポスト１１の上部に形成される畜糞Ｆの投入口１２、コンポスト１１内において畜糞Ｆを常時あるいは定期的に攪拌する攪拌機１３、コンポスト１１内に外部から空気Ｘを供給するための送風管１５、送風管１５の途中部位に設置される空気加熱用の電気ヒータ１４及び給気ブロア１６等を含んで構成される。

攪拌機１３の内部は、中空状態とされており、また、攪拌機１３の下部には複数の通気孔１３ｋが形成されている。これにより、攪拌機１３の上部に接続された送風管１５から攪拌機１３内に供給された空気Ｘがコンポスト１１内に供給されるようになっている。

そして、コンポスト１１内において畜糞Ｆが醗酵されると、臭気成分（アンモニア、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等）を含む気体（以下、臭気ガスＧ）が、コンポスト１１の容量の約１０〜３０％程度の量だけ発生する。
なお、コンポスト１１の上部空間には、コンポスト１１内で発生する臭気ガスＧの温度を検出する温度センサ４２が設けられる。

図１に戻り、各コンポスト１１ａ，１１ｂの上部には、ガス送管３１ａ，３１ｂが接続されている。ガス送管３１ａ，３１ｂは、一旦ガス送管３２に連結された後に、再度ガス送管３３（３３ａ〜３３ｃ）に分岐して、複数の脱臭発電装置２０ａ〜２０ｃに連結される。
なお、ガス送管３２には、排風ブロア３４が設けられている。また、ガス送管３１ａ，３１ｂには、それぞれ臭気ガスＧの流量を調整する制御弁３５ａ，３５ｂが設けられている。
これにより、コンポスト１１ａ，１１ｂ内で発生した臭気ガスＧは、排風ブロア３４の駆動によって、ガス送管３１ａ，３１ｂ，３２，３３ａ〜３３ｃを介して複数の脱臭発電装置２０ａ〜２０ｃに送られる。更に、各制御弁３５ａ，３５ｂの開度により、各コンポスト１１ａ，１１ｂから脱臭発電装置２０ａ〜２０ｃに送られる臭気ガスＧを調整することが可能となっている。

脱臭発電装置２０（２０ａ〜２０ｃ）は、臭気ガスＧを燃料とともに燃焼することによって、高温（約１０００℃）で熱分解して脱臭する燃焼機関２１と、燃焼機関２１を駆動源とする発電機２２とを含んで構成される。
燃焼機関２１としては、例えば、ディーゼル機関やガスタービン等が用いられる。適用される燃焼機関の種類やその特性については、畜糞Ｆの処理量や設置スペース等の周囲環境等に応じて定められる。
例えば、総排気量１０００ｃｃのディーゼル機関を用いた場合には、堆肥化装置１０において発生する臭気ガスＧを給気口から毎分約１ｍ^３程度取り込んで灯油等の燃料とともに燃焼させることにより脱臭する。なお、臭気ガスＧとともに空気を燃焼機関２１に導入してもよい。

制御装置４０は、有機廃棄物処理システムＳの運転を制御するものであって、攪拌機１３、電気ヒータ１４、給気ブロア１６等を制御して、畜糞Ｆの発酵サイクルを促進させる。また、燃焼機関２１を制御して、臭気ガスＧの脱臭（燃焼）と発電を行う。
また、制御装置４０は、コンポスト１１に設けた温度センサ４２からの情報を演算処理し、その演算結果等に基づいて制御弁３５の開度を制御する。

なお、本実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳにおいては、比較的小型の脱臭発電装置２０が３台設置されている。このように比較的小型の脱臭発電装置２０を複数台設置することによって、単一の大型の脱臭発電装置を設置する場合と比較して、有機廃棄物処理システムＳのランニングコスト及びイニシャルコスト（装置コスト）を抑えることができ、また、余剰な電力を発電しなくて済むというメリットがある。

次に、このように構成された本実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳの運転方法ついて説明する。
図３は、有機廃棄物処理システムＳの運転方法を説明するための図である。
まず、堆肥化装置１０ａのコンポスト１１ａ内に畜糞Ｆを投入する。コンポスト１１ａ内に投入された畜糞Ｆは、コンポスト１１ａ内において、攪拌機１３によって、空気Ｘと共に攪拌され貯留されることによって、醗酵し堆肥化される。具体的には、コンポスト１１ａ内の畜糞Ｆは、約６時間から１８時間経過した時点で、大量かつ高温（約７０℃）の臭気ガスＧを発生する。そして、約２４時間経過すると、醗酵、堆肥化が完了する。

次に、堆肥化装置１０ｂのコンポスト１１ｂ内に畜糞Ｆを投入する。堆肥化装置１０ｂに畜糞Ｆを投入する時期は、堆肥化装置１０ａのコンポスト１１ａから大量の高温の臭気ガスＧを発生する時期とする。すなわち、堆肥化装置１０ａに畜糞Ｆが投入されてから約１２時間が経過した時点で、堆肥化装置１０ｂに畜糞Ｆが投入される。
そして、コンポスト１１ｂ内に投入された畜糞Ｆも、堆肥化装置１０ａの場合と同様に、投入から約６時間から１８時間経過した時点で大量の高温の臭気ガスＧを発生し、約２４時間経過することで醗酵、堆肥化が完了する。

そして、堆肥化装置１０ａにおける畜糞Ｆの醗酵、堆肥化が完了（コンポスト１１ａ内に畜糞Ｆが投入されてから２４時間経過時）した時点で、新たな畜糞Ｆをコンポスト１１ａ内に畜糞Ｆが投入する。
同様に、堆肥化装置１０ｂにおける畜糞Ｆの醗酵、堆肥化が完了（コンポスト１１ｂ内に畜糞Ｆが投入されてから２４時間経過時）した時点で、新たな畜糞Ｆをコンポスト１１ｂ内に畜糞Ｆが投入する。
すなわち、約１２時間毎に堆肥化装置１０ａ，１０ｂに交互に畜糞Ｆを投入する。これにより、図３に示すように、常に堆肥化装置１０ａ，１０ｂにおける畜糞Ｆの醗酵サイクルが重ならないようにすることができる。
そして、この醗酵過程において発生した臭気ガスＧは、排風ブロア３４の駆動によってガス送管３１，３２，３３を介して脱臭発電装置２０に送られる。

なお、堆肥化装置１０ａ，１０ｂにおける畜糞Ｆの醗酵サイクルは、コンポスト１１ａ，１１ｂに設けた温度センサ４２ａ，４２ｂにより計測される。温度センサ４２ａ，４２ｂの計測結果は、制御装置４０に送られる。
そして、制御装置４０は、堆肥化装置１０ａ，１０ｂの温度が所定温度以上となっている場合には、堆肥化装置１０ａ，１０ｂに連結されたガス送管３１ａ，３１ｂに設けた制御弁３５ａ，３５ｂを開放する。

すなわち、例えば、堆肥化装置１０ａにおいて高温の臭気ガスＧが発生している場合（コンポスト１１ａに畜糞Ｆを投入後、６時間から１８時間経過時まで）には、ガス送管３１ａの制御弁３５ａを開放することでコンポスト１１ａ内の臭気ガスＧを脱臭発電装置２０に送気する。一方、堆肥化装置１０ｂでは臭気ガスＧの発生は殆どないのでガス送管３１ｂの制御弁３５ｂを遮蔽しておく等、適宜制御する。
逆に、堆肥化装置１０ｂにおいて高温の臭気ガスＧが発生している場合（コンポスト１１ｂに畜糞Ｆを投入後、６時間から１８時間経過時まで）には、ガス送管３１ｂの制御弁３５ｂを開放することでコンポスト１１ｂ内の臭気ガスＧを脱臭発電装置２０に送気する。一方、堆肥化装置１０ａでは臭気ガスＧの発生は殆どないのでガス送管３１ａの制御弁３５ａを遮蔽しておく等、適宜制御する。

これにより、脱臭発電装置２０（２０ａ〜２０ｃ）には、常に略一定の臭気ガスＧが送気されるように調整される。
そして、臭気ガスＧは、脱臭発電装置２０の燃焼機関２１に燃料とともに供給され、燃焼機関２１によって、燃焼され脱臭されることで、排気ガスＹとされる。なお、排気ガスＹは、不図示の触媒等を介してクリーンガスとされた後、有機廃棄物処理システムＳの外部に排気される。
そして、脱臭発電装置２０において発電された電力Ｅは、例えば、有機廃棄物処理システムＳの攪拌機１３、電気ヒータ１４、給気ブロア１６及び排風ブロア３４等に送られ消費される。

このように、本実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳの運転方法においては、複数の堆肥化装置１０から脱臭発電装置２０に送られる臭気ガスＧの流量を略一定に制御することができる。このため、堆肥化装置１０を大容量化した場合でも、必要最低限の処理能力を備える脱臭発電装置２０を用意すればよいこととなる。
すなわち、脱臭発電装置２０の臭気ガスＧの処理能力を、複数の堆肥化装置１０からの臭気ガスＧの合計発生量に対応させる必要はなくなる。これにより、設備コストの上昇を最低限度に抑えることができる。

図４は、堆肥化装置１０（コンポスト１１）の合計容量に対する脱臭発電装置２０の設置台数の関係を示す図である。
従来の有機廃棄物処理システムでは、堆肥化装置１０のコンポスト１１の合計容量を増大させた場合には、その増加率に合わせて脱臭発電装置２０の台数も増やす必要があった。例えば、コンポスト１１の合計容量が２倍（発生する最大臭気ガス量が２倍）となった場合には、脱臭発電装置２０の台数も約２倍にする必要があった。
一方、本実施形態の有機廃棄物処理システムＳにおいては、コンポスト１１の合計容量が２倍となった場合であっても、発生する最大臭気ガス量は２倍とはならないので、脱臭発電装置２０の台数を２倍にする必要はない。例えば、コンポスト１１の合計容量を、２０ｍ２（１０ｍ２×２台）から４０ｍ２（２０ｍ２×２台）にした場合には、脱臭発電装置２０の台数を２台から３台（１．５倍の台数）に増やすだけで対応可能である。
このように、有機廃棄物処理システムＳにおいては、堆肥化装置１０の容量を増大させたとしても、脱臭発電装置２０の台数増加を最低限度に抑えることができる。

以上、図面を参照しながら本発明に係る有機廃棄物処理システム及び方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、図５に示すように、脱臭発電装置２０からの廃熱Ｈ（燃焼機関２１のラジエター廃熱）を利用して空気Ｘを加熱し、その加熱空気をエア送管５０及び送風管１５を介して堆肥化装置１０（コンポスト１１）に導入することで、畜糞Ｆの醗酵を促進するようにしてもよい。これにより、電気ヒータ１４を用いなくとも、畜糞Ｆの醗酵を促進することができる。また、堆肥化装置１０のランニングコストを低減することができる。
この際、脱臭発電装置２０から堆肥化装置１０ａ，１０ｂへの送風管１５に制御弁５２ａ，５２ｂを設け、この制御弁５２ａ，５２ｂの開閉を堆肥化装置１０ａ，１０ｂにおける畜糞Ｆの醗酵サイクルに対応させることが好ましい。すなわち、畜糞Ｆの醗酵を促進したい堆肥化装置１０にのみ加熱空気が送られるように制御弁５２ａ，５２ｂを約１２時間毎に交互に開閉する。
なお、制御弁５２ａ，５２ｂの開閉と制御弁３５ａ，３５ｂの開閉とは、必ずしも同時期である必要はなく、制御弁５２ａ，５２ｂは、醗酵サイクルの初期段階（例えば畜糞Ｆの投入から１２時間まで）において開放されるようにすることが好ましい。

上述した実施形態では、堆肥化装置１０を２台設けた場合について説明したが、それ以上であってもよい。この場合には、各堆肥化装置１０の発酵サイクルを約１２時間毎にずらす場合に限らない。３台の場合には、発酵サイクルを約８時間毎にずらすようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、各堆肥化装置１０の発酵サイクルが約２４時間の場合について説明したが、これは一例であって、２４時間よりも短い場合や長い場合であってもよい。

本実施形態に係る有機廃棄物処理システムＳの概略構成を示す図である。堆肥化装置１０の概略構成を示した図である。有機廃棄物処理システムＳの運転方法を説明するための図である。堆肥化装置１０の合計容量に対する脱臭発電装置２０の設置台数の関係を示す図である。有機廃棄物処理システムＳの変形例を示す概略構成図である。

符号の説明

Ｓ…有機廃棄物処理システム
Ｆ…畜糞
Ｘ…空気
Ｇ…臭気ガス
Ｙ…排気ガス
Ｈ…廃熱
１０（１０ａ，１０ｂ）…堆肥化装置
１１（１１ａ，１１ｂ）…コンポスト
２０…脱臭発電装置
２１…燃焼機関
２２…発電機
３０…ガス送管
３１（３１ａ，３１ｂ）…ガス送管
３２…ガス送管
３３（３３ａ〜３３ｃ）…ガス送管
３４…排風ブロア
３５（３５ａ，３５ｂ）…制御弁
４０…制御装置
４２（４２ａ，４２ｂ）…温度センサ
５０…エア送管
５２ａ，５２ｂ…制御弁

Claims

コンポスト内において有機廃棄物を発酵させて堆肥化する複数の堆肥化装置と、
前記複数の堆肥化装置から発生する臭気ガスを燃料とともに燃焼して、脱臭及び発電を行う複数の脱臭発電装置と、
を有する有機廃棄物処理方法システムの運転方法において、
前記有機廃棄物の投入時期を前記複数の堆肥化装置毎に異ならせると共に、
前記複数の堆肥化装置における臭気ガスの発生状態に応じて、前記複数の堆肥化装置から送気される臭気ガスの量をそれぞれ調整することを特徴とする有機廃棄物処理方法システムの運転方法。
前記複数の堆肥化装置に対する前記有機廃棄物の投入時期は、前記有機廃棄物の発酵サイクル時間に基づいて規定されることを特徴とする請求項１に記載の有機廃棄物処理方法システムの運転方法。
前記複数の堆肥化装置における臭気ガスの発生状態は、前記コンポスト内の温度に基づいて判断されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機廃棄物処理方法システムの運転方法。
前記脱臭発電装置において発生した熱量を用いて加熱した空気を、前記複数の堆肥化装置における臭気ガスの発生状態に応じて、前記複数の堆肥化装置のいずれかに導入することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の有機廃棄物処理方法システムの運転方法。