JP2009136853A - 生ゴミやし尿の瞬間的消滅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 食品業界では食品残渣２割削減の法律制定、あるいは乳牛業界に於ける廃棄物の放置を厳しく禁止した適正処理法や海洋投棄禁止条例等、わが国はもとより世界的に地球環境維持のための運動や規制は益々厳しさをましている。
【解決手段】 そこでこれらの世界的潮流に対処すべき解決案の一つとして考案されたものが本技術である生ゴミの消滅装置であり、素人でも簡易に取り扱いが可能であり、従来型の生ゴミの肥料化などと違って生ゴミそのものを極短時間に消滅処理する技術と、軽量小型化により船舶など海上における動植物系残渣を消滅する技術を提供するものである。
【選択図】図１

Description

食品業界いわゆる学校給食やレストランなどの外食産業界或いは食品関係の製造工場における食品残渣や加工食品残渣、大量栽培による茶葉の絞り糟を初めとした製品工場や地域特産品残渣、或いは人糞の排泄物はもとより食用牛や乳牛業界の排泄物等、植物を食料源とする生物世界における生活や生産活動の裏では派生的にそれらの残渣や排泄物が必ず伴うと同時にその残渣処理が問題となる。特に国際的な海洋投棄禁止条例が制定されて以来、海洋上におけるこれらの食品残渣や排泄物の処理が問題となることが指摘されている。本発明は、これら食品残渣や排泄物の処理を行うに際し、できるだけエネルギーを消費しない形で極短時間に処理、且つ消滅を可能とする処理技術に関するものである。

人類を初め全ての動物はその生命維持のため、或いはエネルギー源として必ず食料を必要とするが、これらの第一次食料源としては植物製品が筆頭に挙げられる。現代市場では多くの加工食品が見受けられるが、例えばチーズやパンなどもそれらの元はやはり大量に生産された農業生産物の加工の結果であり、又牧草やとうもろこしなどを食料源として成長した乳牛や豚などの加工若しくは副産物でもある。これらの植物性生産物は食料として動物の活動エネルギー源のみならず、石油や石炭に代わる本来の熱エネルギー源としての用途も徐々に注目され、その利用度が次第に増大してきている。反面、鉱物的エネルギー源としての石油や石炭は産業革命以来、産業界の血液として今日の世界の急速な発展を担ってきた。しかしこれらの鉱物資源は人間的時間では再生産の効かない、いずれは枯渇するエネルギー源であり、その上、熱エネルギー源として燃料に使用する場合、その燃焼には大量の酸素を必要とすると同時に、大量の二酸化炭素（炭酸ガス）を排出する。例えばその化学変換には、石炭１ｋｇを燃やすと約２ｋｇの二酸化炭素を発生、即ち約２倍の重量の二酸化炭素を排出するなど、地球温暖化的には諸悪の根源ともいえる。結果、近代文明の急速な発展と引き替えに、産業革命以降の２００年足らずの間で人類はこの地球を大変汚染させてしまった。

植物の場合は永続的に再生産が可能であり、計画的な大量生産も可能である。確かに植物といえどもその化学変換の場合にはやはり同様に二酸化炭素を排出する。しかし、植物の場合その排出は１対１、即ち植物が生長する過程で吸収消費した二酸化炭素量に対し同量の二酸化炭素を排出するのみで、その上、成長過程では酸素を供給、地球温暖化抑止対応としては環境に大変貢献している。

しかしこれら地球環境の改善に貢献した植物も、利用活用後は残渣として廃棄された場合、或いは沼や湿気の多い地表などで残渣の腐敗が始まると、メタン等の分解ガスを発生するが、そのメタンは地球温暖化効果としては二酸化炭素の約２０倍の多大なるマイナス結果を生じるといわれている。本発明は、植物が水と二酸化炭素を素材として太陽熱エネルギーにより成長し、人類を含めた動物達の食料源等として利用しつくされた最終章で生ゴミとしての廃棄物となったもの、いわゆる植物残渣を前記のマイナス効果の多い腐敗の前に機械的、効率的に発酵消滅させる技術を提供するものである。

人間社会の生産活動は次第に大量生産化が進んできているが、大量生産には同時に大量の廃棄物が派生的に発生する。これら廃棄物が熱エネルギーとしてのメタンや燃料として有効に利用される場合は別として、そのまま放置され原野や産廃場などで腐敗し、メタンなどの公害源として変化を来たさぬよう、出来るだけ現場で、かつて植物が水と二酸化炭素と太陽光から生成した過程を辿るかのように、水と二酸化炭素に分解、即ち地球温暖化的には全く害のないもとの姿に還す工程を短時間に機械的に装置化する技術を提供するものである。

わが国の食品業界では食品残渣２割削減の法律制定、乳牛業界に於ける廃棄物の放置を厳しく禁止した適正処理法或いは海洋投棄禁止条例等、わが国はもとより世界的に地球環境維持のための運動や規制は益々厳しさをましてきた。そこでこれらの世界的潮流に対処すべき解決案の一つとして考案されたものが本技術であり、素人でも簡易に取り扱いが可能であり、下記先願特許例１のように従来型の生ゴミの肥料化や、先願特許２の例のように他の追加材を必要とする技術ではなく、もつと簡易な手法による処理技術を提供するものである。
特許公開２００４−２０８６２４ 家庭食品生ゴミ回収の再園芸土壌システム並びに当該土壌に用いる工場加工園芸土壌及びその製造方法 特許公開２００５−２９６７８７ 生ゴミ処理装置及び攪拌分解処理装置並びに泥状菌床

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は当該生ゴミ残渣を産廃物として廃棄するのではなく、余分な運賃を必要としない発生現場で回収し、その現場で消滅させるものであり、その手段として、各種発酵菌を用いその環境を整えることによって、菌の作用による生ゴミそのものの発酵熱を利用し、水分を飛ばすと同時に生ゴミの原姿たる水と炭酸ガスに分解し消滅することを目的としたものである。

上記問題点は下記の手段で解決できる。
１、 生ゴミ残渣を菌による発酵熱で消滅させる為には、その菌の育つ環境を備える必要があり、まず菌が育つ菌床を用意する。菌床材としては杉や桧材の鋸クズ若しくはチップと、菌の住処に適した多孔質空間を持つ竹粉とを混合したものを菌床とする。特に菌床は木材チップ単独よりも竹粉を混入すると発酵効率が上がる。
２、 次に菌が寒さによる休眠をするのを防ぐため、菌が生存する為の環境を整える必要があり、そのため菌床を２０〜６０℃に保温する保温機能を備える。保温装置は電気ヒーター他、工場の使用済み温水や暖かい排ガス、暖房用排ガスなどがあれば利用すると良い。
３、 次に生き物である菌が活発に活動するためには空気を必要とする為、前記の必要温度に設定された温風を吹き込み、その温風を満遍なくいきわたらせる為、容器の形状に応じた縦型あるいは横型の攪拌機やスクリュウ式攪拌機などを用いる。
４、 本発明請求項３の様に発酵炉本体を回転させる場合、菌床と生ゴミの円滑な混合を促す為、発酵炉内壁に攪拌用羽根若しくは襞を付ければよい。
５、 生ゴミが発酵熱で分解された結果生じる二酸化炭素等の排出ガスの排気には排気塔と分解水分の排出用のダクト若しくは排出用ホースを取り付ける。
６、 菌床とその中に投入した生ゴミとの混合がいきわたるよう攪拌機を回転させる。
その循環速度は規模により異なるが、通常１分間に１〜７回転以下が好ましい。
生物たる菌の発酵に刺激を与える為、その回転も間歇が好ましい。
この場合投入する生ゴミ残渣は菌床容量１に対し最大１以下が好ましい。
７、 発酵炉本体を回転させる場合、発酵炉本体の回転が菌床と生ゴミの攪拌を促すため特別な攪拌装置は不要であるが、攪拌機能がない場合、別途攪拌装置を取り付ければよい。又容器の形状は角型丸型、円筒型など密閉性が保たれれば形状を問わない。
９、 投入する生ゴミの形状は基本的にはそのままの形状でも構わないが、小さく粉砕すればそれだけ菌との接触面が多くなることにより分解がより促進されるため、本装置のように粉砕用ミキサーを装備すると同時に、搬送用ベルトコンベアとを接続すれば生ゴミの連続処理も可能である。
１０、本装置の回転や保温の電源は１００Ｖでも３相２００Ｖでも、或いは化石燃料をエネルギー源とする発電機を使った電源でも、いずれも現場に応じた電源でよい。
以上を装備した容器投入口に生ゴミを投入し、電源を入れると生ゴミは粉砕液状化された後、菌床と混合され発酵し水と二酸化炭素に分解され、加温装置の効果により約２０分後、長くても３０分後には生ゴミは完全に分解され消滅する。
この時、液状化された生ゴミの滞留や汚泥化を防ぐ為、発酵炉本体内にはスクリュウコンベア若しくは攪拌機などによって菌床の混合兼移動を行う。
１１、投入する生ゴミの中にある箸などの木製品や鶏の羽根等は分解に時間を要し、場合によっては機器故障の原因となるため、必ず事前に選別分離する。また、金属製品の混入も機械故障の原因となるため、予め磁選機などで事前に選別分離した後、生ゴミを投入する。
１２、発酵炉容器の形状としては箱型や球型、横型、縦型を問わない。
１３、本体の形状を縦長にし、必要設置面積を極少として、装置の機材をアルミ材などで軽量化を図ることにより、面積や重量制限の厳しい船舶などでも取り付けが可能となり、海洋投棄規制などにも対応が可能となった。

産廃物としての生ゴミの処理を外部に委託した場合、ほとんど焼却処理が多く、当然生ゴミは多量の水分を含む為、焼却処理費用も高く、本件技術を採用することにより焼却処理に比較して数十分の１の経費で済んだ。又堆肥化などの処理と違って残渣が０であることは、運賃など余分な経費の発生も無くトータル費用は廃棄処理費用以下で可能であり、経費節減はもとより焼却処理などに比較し地球温暖化的問題など環境上の問題にも大きな一助となる。特に海洋投棄禁止問題に対し洋上の船内における植物系残渣を焼却せずに、消滅させることにより船内残渣を寄港地まで運ぶことなく発生現場で処理が可能となり、大いに活躍することが判明した。

本発明の瞬間的生ゴミ消滅装置とその実施例を図面で説明する。
図１は縦型断面図である。

図１は縦型連続式瞬間的生ゴミ消滅装置の断面図であり、上部ホッパー投入口蓋１を開け投入すると次の含水性ミキサー７により、細分液状化された処理物は下方の菌床１２と混合される。この時ミキサーを円滑に作動させる為、ミキサー内には常時一定の水量が滴下、若しくは定水位が保たれ、処理物が一定量投入されるとミキサーは一定時間作動し自動的に下方に脱水されながら排出され、脱水沈殿槽１４の上澄み液は再度ポンプアップ９されミキサー内に還元される。この時ミキサー内水分が不足した場合自動的に止水栓８から補給される。

発酵炉の材質は塗装仕上げがなされていれば鉄製でも構わないが出来れば酸や塩分に強いステンレス製が良く大型の場合コンクリート製でも構わない。船舶などでは軽量化のため耐塩加工されたアルミ製などが良い。発酵炉本体外周は全面を断熱材や保温材などで囲まれた構造が好ましいが無くても構わない。

図１の実施例はステンレス製の発酵炉であり、上部投入口から、生ゴミ残渣汚泥約１００ｋｇをそのまま発酵炉内に直接投入し、投入蓋を閉め電源を入れると、生ゴミは水性ミキサー４により粉砕液状化され、発酵炉本体６側に送り込まれ、攪拌を兼ねた内筒１０内のスクリュウコンベア９のゆっくりした回転攪拌により菌床は上昇しながら攪拌され、生ゴミと菌床の攪拌移動が始まり、一旦は外気温度１７度に近い２０度まで下がった炉内温度は３０分で２７度まで上昇し４０分後には３５度まで上昇し、最高炉内３７度、菌床内部は４４度まで上昇していた。又、発酵炉本体下部内壁の三角部１２は、菌床の循環を助け、菌床上昇用導入フック１６に誘導する。菌床の攪拌と循環を促すいわゆるスクリュウコンベアの回転速度は菌床の発酵に必要な空気や水分の混入を円滑にするため１分間に１０〜３００回転程度が好ましい。

発酵炉を作動して１時間後に発酵炉を開けて見ると生ゴミはかけらも無く、目視結果でも、異物らしき残渣は見当たらず、又計量結果においても菌床１１の容積、並びに発酵炉本体６の重量は投入前とほとんど変わらなかった。尚実証後、菌床の杉材チップを顕微鏡で拡大した結果目つまりは無かった。よって菌床は数ヶ月程度の取替えで十分であることが判明した。

上記の発酵炉実証において、野菜系生ゴミ１００ｋｇを投入する。実証炉の仕様は、ミキサー２９５Ｗ、温風器３００Ｗ、モーター４００Ｗ、合計消費電力量の合計は約１ｋｗである。１ｋｗ×電気料金１２円／ｈ×１時間≒１２円／１ｋｗ。即ち１２円／１００ｋｇ処理ということは生ゴミ１００ｋｇの処理費用のランニングコストは１２円／１００ｋｇで消滅処理したことであり、即ち、１２円／１００ｋｇ＝１２０円／１，０００ｋｇ（１ｔｏｎ）である。また、実機作動１時間前に作業を円滑に進めるため投げ込みヒーター５００Ｗを作動しており、１２円／ｋＷ×０．５ｋｗ＝６円をプラスすると、１２０＋６＝１２６円となる。通常生ゴミを産廃処理として外部処理した場合、２０円／ｋｇ＝２０，０００円／ｔｏｎ程度は必要で有り、これらと比較した場合、１２６：２０，０００≒１．２６：２００≒１／１５９。よってプラントの償却費、人件費等を考慮せずにランニングコストのみを、単純に焼却処理の場合と比較すると１／１５９のランニングコストで処理が可能であることが分かる。

又、焼却処理費の市場価格である１０，０００円／ｔｏｎ（１０円／ｋｇ）と比較しても、１２６：１０，０００≒１：８０となり約１／８０のランニングコストで処理が可能であることが分かる。又、排気ガスについて、簡易な脱臭装置の附設で特に臭気や煙などの異常は無く、ほとんど無煙無臭で、安全にしかも廉価で発酵消滅処理が出来ることの可能性が証明された。

以上詳記した様に、本発明はわざわざ高い経費をかけて焼却処理、若しくは廃棄処分として処理されている生ゴミ残渣を、廃棄処理により発生して公害となるメタンガスの発生もなく安全に且つ廉価で、処理とは関係のない運賃などの余分な費用の負担も無く現場でゼロとなることは画期的且つ革新的な技術であり新産業の発展に多大の貢献をなすものである。

図１は本発明の縦型発酵炉の断面概要図である。 図２は本発明の横型発酵炉の断面概要図である

符号の説明

１、投入ボックス
２、水量自動調節機
３、生ゴミ
４、ミキサー
５、脱臭ダクト
６、発酵炉本体
７、噴霧装置
８、滑り止めフェルト
９、スクリューコンベア
１０、内筒
１１、菌床
１２、菌床循環導入コーナー
１３、保温ヒーター
１４、温風機
１５、駆動装置
１６、菌床上昇用導入フック（縦型）
１７、攪拌装置（横型）

Claims (10)

1. 動植物由来の生ゴミをミキサーにより粉砕し、含水性固体分を発酵炉へ連続的に落下させるに際し、温度調節された空気の吹き込み機能、及び水噴霧又はシャワーリングさせる機能、さらには加温機能を備えた発酵炉内の円筒内スクリューコンベア、及び発酵炉内の木材チップ系菌床の循環及び攪拌機能を装備した縦型若しくは横型の連続式生ゴミ消滅装置。
2. 動植物由来の生ゴミ投入口下部に設置された粉砕ミキサー経由後に、固液分離装置により粉砕生ゴミ中の含水量を調節し、回収した水分を併設した水タンクへ循環させ、水タンクからの経路として逆止弁並びに揚水ポンプと滴下機能を持つ自動水位調整機能付給水装置を有する請求項１記載の連続式生ゴミ消滅装置。
3. 内面壁に攪拌用の羽根若しくは襞を取り付けた発酵炉本体の回転により生ゴミと菌床の混合機能を持たせた発酵炉を有する請求項１又は請求項２記載の連続式生ゴミ消滅装置。
4. 請求項１に記載の木材チップ系菌床として、杉材又は桧の鋸クズ若しくはチップと竹材粉末の混合を特徴とした菌床を特徴とする請求項１の連続式生ゴミ消滅装置。
5. 請求項１に記載の木材チップ系菌床として、竹材粉末単独若しくは竹材粉末に米糠を混合した菌床を特徴とする請求項１の連続式生ゴミ消滅装置。
6. 発酵炉本体内で発生する分解ガス並びに臭気を脱臭する脱臭剤付きろ過装置若しくは湿式ろ過脱臭装置を経由し、ろ過排出する排気ダクトを備えた請求項１、２、３に記載の連続式生ゴミ消滅装置。
7. 微生物の活動を促進する温度帯２０℃〜６０℃を維持する為、温水又は排気ガスを利用した保温装置或いは電気ヒーターによる保温装置を装備した鉄材やステンレス材又はアルミ材若しくは断熱機能を有するコンクリート等の素材により発酵炉本体を製作又は発酵炉を被服した請求項１、２、３に記載の連続式生ゴミ消滅装置。
8. 吹き込まれる温風が発酵炉内部の菌床並びに処理対象物に均等に混合されるように装備されたスクリュウ型若しくは放射状型の回転混合攪拌羽根を装備した請求項１、２、３に記載の連続式生ゴミ消滅装置。
9. 生ゴミ、し尿等の消滅処理ラインにおいて、未分解残渣と菌床を分離回収する為の、サイズ分別、風力分別、比重分別、振動篩分別の内、一若しくは二以上の分別装置を備えた請求項１、２、３に記載の連続式生ゴミ消滅装置。
10. 複数の発酵炉を並列若しくは直列に配置し、毎日変動する生ゴミの処理量や季節変動に対し即時対応可能とした配管方式を持つ、請求項１、２、３に記載の連続式生ゴミ消滅装置。

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