JP2007333334A - 循環型有機物乾燥・離水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】家畜の糞尿を熱によって離水・乾燥処理し、熱源用燃料として用いる小型の有機物乾燥・離水処理方法を提供する。
【解決手段】家畜の糞尿及び木質系粉体を所定の比率で混合した有機物を乾燥装置に供給し、温水によって加熱されている前記乾燥装置内の攪拌翼を回転させ供給された有機物を攪拌・乾燥し、前記乾燥装置により乾燥された有機物を乾燥有機物貯蔵サイロに移送し、前記乾燥有機物貯蔵サイロ内の乾燥有機物を乾燥有機物供給装置によってボイラーに燃料として供給し、前記ボイラーにおいて生成した加熱水を温水循環装置により前記乾燥装置に加熱温水として供給すると同時に循環型有機物乾燥・離水処理設備以外の他の設備へも供給できるようにした循環型有機物乾燥・離水処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、家畜の糞尿、汚泥、食品残渣等の有機物から水分を蒸発させてそれらを乾燥・離水させるとともに、石油代替燃料として使用する循環型乾燥・離水処理方法に関する。

家畜の糞尿は水分を多量に含んでいるため、通常はそのまま用いることをせずに、水分を減らす処理を行ってから肥料として用いている。例えば、糞尿にオガクズを投入して水分を調整する方法（特許文献１）とか、糞尿から発生する汚水を高圧空気と混ぜ合わせてから高温に熱し低速で回転する平面円盤状に噴射ノズルから霧状に噴射する事によって、水分を瞬時に蒸発させ、乾燥したカスとして取り出すよう構成されたものが知られている。（特許文献２）。
特開昭５４−１１７１４５号公報 実開平７−９４７９号公報

従来わが国では、家畜糞尿等の処理は、大筋堆肥製造により畑地・牧草地等に散布・施用されているが、堆肥製造工程での発酵完熟に時間とコストが掛かるだけでなく、悪臭の拡散・汚水汚染での環境問題が大きな問題となっている。

前記の特許文献１に記載の発明では家畜の糞尿の水分を調整して肥料として使い易いようにするため方法であり、単に廃棄物をそのまま利用しているに過ぎない。また特許文献２に記載の方法では、高熱源としてボイラーを用いており、燃料コストが嵩むだけでなく、環境への負荷も増大するとか、危険性も伴い、しかも作業時間が長いなどの問題がある。

本発明は、以上の従来技術が有する問題点に鑑みなされたもので、処理コストが安く、環境への負荷もが小さく、安全性も高い、作業時間を大幅に短縮した、処理後の乾燥粉体を石油代替燃料として有効利用できるコンパクトな循環型有機物乾燥・離水処理方法を提供することを目的とする。

下記の構成の発明により、上記課題が解決できる。

（１）加熱用温水を保持する二重構造の外套及び内部に攪拌翼を有する乾燥装置、木質系粉体貯蔵サイロ、乾燥有機物貯蔵サイロ、乾燥有機物供給装置、ボイラー、温水循環装置を含んで構成する循環型有機物乾燥・離水処理設備において、
前記木質系貯蔵サイロ内の家畜の糞尿及び木質系粉体を所定の比率で混合した有機物を前記乾燥装置に供給し、温水によって加熱されている前記乾燥装置内の攪拌翼を回転させ供給された有機物を攪拌・乾燥し、前記乾燥装置により乾燥された有機物を乾燥有機物貯蔵サイロに移送し、前記乾燥有機物貯蔵サイロ内の乾燥有機物を前記乾燥有機物供給装置によって前記ボイラーに燃料として供給し、前記ボイラーにおいて生成した加熱水を温水循環装置により前記乾燥装置に加熱温水として供給すると同時に循環型有機物乾燥・離水処理設備以外の他の設備へも供給できるようにしたことを特徴とする循環型有機物乾燥・離水処理方法。

（２）前記の家畜の糞尿への木質系粉体の混合比率は１５〜２５重量％であることを特徴とする前記（１）に記載の循環型有機物乾燥・離水処理方法。

（３）前記木質系粉体は高い保水能力を有するリグノセルロースを多く含む木質系粉体を使用することを特徴とする前記（１）に記載の循環型有機物乾燥・離水処理方法。

（４）前記乾燥装置により乾燥された有機物の一部を前記木質系粉体貯蔵サイロへ戻して再使用することを特徴とする前記（１）に記載の循環型有機物乾燥・離水処理方法。

本発明は、以上の通り構成されるものであるから、家畜の糞尿、汚泥、食品残渣等の被乾燥有機物を、植物性物質の木質系粉体と共に攪拌すると、乾燥攪装置の温水熱と攪拌して発生する摩擦熱により、当該木質系粉体に付着した有機物に含有する水分を蒸発させて乾燥させることができる。例えば乾燥した残渣有機物は牛舎での敷き藁代用として繰り返し利用し、最終的にボイラーの代替燃料として使用し、乾燥装置への温水供給のみならず牛舎の搾乳装置等の洗浄用温水供給も可能となる。したがって、家畜糞尿、汚泥、食品残渣等の発生場所で再利用できるので、悪臭の拡散防止や汚水汚染防止など環境への負荷軽減にも大きな効果があり、設備費・材料費等の処理コストが安く、安全性が高く、また作業時間の大幅な短縮などの効果を有する。

以下、本発明に係わる循環型有機物乾燥・離水処理方式を実施するため最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。

本発明による家畜の糞尿、汚泥又は食品残渣と木質系粉体より構成され有機物を乾燥・循環使用する工程の概略を図１に示す。本発明による方法を実施する設備は、加熱用温水を保持する二重構造の外套及び内部に攪拌翼を有する乾燥装置、木質系粉体貯蔵サイロ、乾燥有機物貯蔵サイロ、乾燥有機物供給装置、ボイラー、温水循環装置を含んで構成されている。各装置（構成要素）間の有機物の輸送に用いる手段は特に限定せず、ベルトコンベア、スクリューコンベア、空気輸送、偏心モータなど既存の輸送手段を適宜用いればよい。各構成要素には特殊なものではなく、市場から調達可能な装置を用いているので、簡単に自動化が可能であり比較的安価でしかも安全に操作できる処理設備を構築できる。

本発明による方法は、先ず家畜の糞尿などの有機物を乾燥装置に定量的に自動供給する工程（工程（１））、近隣地域で発生する製材工程の残材を原料としたリグノセルロースを含んだサイロ内に貯蔵された木質系粉体をその含水率に応じて供給量を調節して自動供給する工程（工程（２））、乾燥装置において二重構造の外套内の温水及び攪拌による摩擦熱による乾燥攪拌工程（工程（３））、乾燥した有機物を乾燥装置の攪拌槽から回収して一時貯留する乾燥物貯蔵サイロへ輸送する工程（工程（４））、サイロに貯蔵した乾燥有機物を温水ボイラーに定量的に自動供給する工程（工程（５））、サイロに貯蔵した乾燥有機物の一部を再び木質系粉体として繰り返し再利用する工程（工程（６））、乾燥有機物を石油代替燃料として小型ボイラーにおいて温水を生成する工程（工程（７））、生成した温水を乾燥攪拌装置に送る工程（工程（８））及びその他搾乳室機器洗浄用等の高温温水を必要とする他の設備へ給湯する工程（工程（９））を含んで構成されている。

以下、各工程について説明する。

図１に示す工程（１）は、集合ピットに集積した家畜の糞尿、汚泥、食品残渣等の有機物を搬送車両（バケット）又はバケットコンベヤーなどにより規定量を乾燥装置に供給する工程である。また有機物を木質系粉体貯蔵サイロに搬送し、次に述べる工程（２）によって木質系粉体と共に乾燥装置へ供給してもよい。

工程（２）は、製材工程残材を原料としたリグノセルロースを含んだ木質系粉体を、乾燥すべき有機物の含水率に応じて投入量を調整して定量的に乾燥装置へ自動供給する工程である。牛の糞尿の含水率は９５％程度あり、これに含水率１８％〜２３％の木質系粉体を糞尿に対し１５〜２５重量％を加えると、乾燥前の全体の含水率約８０％となる。

工程（３）は、乾燥装置に供給された有機物と木質系粉体を混合攪拌する。混合攪拌することにより木質系粉体に吸収されていた水分が、木質系粉体の摩擦作用により発生する発熱により蒸発（離水）する。乾燥攪拌工程で用いる乾燥装置は混合有機物内の水分の蒸発を更に促進するように、温水で加熱される二重構造の外套を有している。

図２に乾燥装置の一例を示す。図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。図中、１は攪拌装置本体である。２は攪拌槽、３はセンタリング軸で乾燥有機物を中心部にある排出口１０に集めるスクリュー軸である。４は攪拌翼であり乾燥すべき有機物を攪拌し、摩擦熱を発生させ乾燥を促進する。５は二重構造の外套６内の加熱用温水の水位を示す水位計である。６は加熱用温水を保持する二重構造の外套で、７は加熱用温水の温度を示す温度計である。８は乾燥装置の重量を計量するためのロードセルであり、乾燥装置内の有機物の水分が蒸発するに伴って重量が減少するので、有機物の乾燥状態を判段するのに用いられる。９は乾燥すべき有機物を攪拌槽内への投入する投入口である。１０は攪拌・乾燥された有機物の排出口であり、乾燥物貯蔵サイロへと連結している。なお、本発明による方法に使用する乾燥装置は図２に示す装置に限定されるものではなく、異なった構造の乾燥装置も使えること勿論である。

工程（４）は、乾燥装置で乾燥した有機物と木質粉体の混合物（目標含水率２５％）を一時的に貯留する乾燥物貯蔵サイロへ輸送する工程である。

工程（５）は、貯留した乾燥混合物を温水ボイラーに定量的に供給する工程である。

工程（６）は、貯留した乾燥混合物（含水率２０〜３０重量％）は水分吸収効果があるので、その一部を、バージン木質系粉体（含水率約２０％）を貯蔵している木質系粉体サイロに戻す工程である。

工程（７）は、乾燥物貯蔵サイロから供給された乾燥混合物をボイラーにおいて燃焼して温水を生成する工程である。混合乾燥物は微粉体化されているので簡単に着火し、送風のみで自燃焼する。因みに本発明による方法で得られた混合乾燥物の発熱量は約２，０００Ｋｃａｌ／ｋｇで、軽油、重油などの発熱量の約１／５に相当する。本発明に使用しているボイラーは高圧水蒸気を発生するためではないので、乾燥有機物でも燃料と使用可能である。例えば、１時間当り３８０ｋｇの混合有機物を乾燥して燃料として使用した場合、１時間当り１００℃の温水を２３００ｋｇ生成することができた。

工程（８）は、温水ボイラーで生成した温水を、乾燥装置の二重構造の外套に給湯する工程である。

工程（９）は、燥攪装置以外で温水を必要とするその他の施設・機器（例えば、牧場での搾乳室機器洗浄用）へ給湯工程である。

以上、述べた方法において、含水率の少ない（約２０％）リグノセルロースを含んだ木質系粉体を糞尿などの有機物（初期の含水率９０％以上）に加えて、加熱下において混合攪拌することにより、有機物が脱水されて、含水率が２５％前後の乾燥された燃料として使用可能な混合物を得ることができる。

以上説明したように、本発明により家畜の糞尿、汚泥、食品残渣等の有機物から水分を蒸発させてそれらを乾燥・離水させ、石油代替燃料として使用できる循環型乾燥・離水プラントが提供可能となる。したがって、該循環型プラントを採用することにより運営経費ばかりではなく環境への負荷が軽減されるので、今後、様々な分野での使用が期待できる。

本発明による家畜の糞尿、汚泥又は食品残渣と木質系粉体の混合有機物を循環型乾燥・離水処理する方法の工程の概略図 本発明による循環型有機物乾燥・離水処理方法に用いる乾燥装置の一例を示す図、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図

符号の説明

１ 攪拌装置本体
２ 攪拌槽
３ センタリング軸
４ 攪拌翼
５ 水位計
６ 二重構造の外套
７ 温度計
８ ロードセル
９ 投入口
１０ 排出口

Claims (4)

1. 加熱用温水を保持する二重構造の外套及び内部に攪拌翼を有する乾燥装置、木質系粉体貯蔵サイロ、乾燥有機物貯蔵サイロ、乾燥有機物供給装置、ボイラー、温水循環装置を含んで構成する循環型有機物乾燥・離水処理設備において、
   前記木質系粉体貯蔵サイロ内の家畜の糞尿及び木質系粉体を所定の比率で混合した有機物を前記乾燥装置に供給し、温水によって加熱されている前記乾燥装置内の攪拌翼を回転させ供給された有機物を攪拌・乾燥し、前記乾燥装置により乾燥された有機物を乾燥有機物貯蔵サイロに移送し、前記乾燥有機物貯蔵サイロ内の乾燥有機物を前記乾燥有機物供給装置によって前記ボイラーに燃料として供給し、前記ボイラーにおいて生成した加熱水を温水循環装置により前記乾燥装置に加熱温水として供給すると同時に循環型有機物乾燥・離水処理設備以外の他の設備へも供給できるようにしたことを特徴とする循環型有機物乾燥・離水処理方法。
2. 前記の家畜の糞尿への木質系粉体の混合比率は１５〜２５重量％であることを特徴とする請求項１に記載の循環型有機物乾燥・離水処理方法。
3. 前記木質系粉体は高い保水能力を有するリグノセルロースを多く含む木質系粉体を使用することを特徴とする請求項１に記載の循環型有機物乾燥・離水処理方法。
4. 前記乾燥装置により乾燥された有機物の一部を前記木質系粉体貯蔵サイロへ戻して再使用することを特徴とする請求項１に記載の循環型有機物乾燥・離水処理方法。

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