JP2009234855A - Method of composting organic waste substance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機廃棄物の堆肥化方法に関し、さらに詳しくは、微生物を利用して有機廃棄物を堆肥化する有機物廃棄物の堆肥化方法に関する。 The present invention relates to a method for composting organic waste, and more particularly, to a method for composting organic waste that uses microorganisms to compost organic waste.
コンポスト化技術は、畜産廃棄物、都市ゴミ廃棄物および下水汚泥のような有機廃棄物を利用可能な肥料や土壌改良材へと変換する成熟した技術として認知されており、環境にやさしく経済的にも好ましい技術であるともいえる。これらの有機廃棄物の分解、腐植化および良質なコンポストを製造する過程には、様々な微生物が関与していることが知られている。コンポストの原材料となるような有機廃棄物の持続的な使用のためには、原材料中の病原性微生物を管理する必要があるともに、他にも人の健康に関係するような問題を回避する手段を講じることが非常に重要であるといえる。 Composting technology is recognized as a mature technology that converts livestock waste, municipal waste waste and organic waste such as sewage sludge into usable fertilizers and soil amendments. It can also be said that this is a preferable technique. It is known that various microorganisms are involved in the process of decomposing, humifying and producing good quality compost of these organic wastes. For the sustainable use of organic waste, which is a raw material for compost, it is necessary to control pathogenic microorganisms in the raw material, and other means to avoid other problems related to human health It is very important to take
特に、牛・豚・鳥糞尿のような畜産廃棄物から作製された原材料を基にコンポストを製造する際、野積み方式によるコンポストプロセスは、近隣住民に対して病気を招いたり、悪臭による精神的な不快感に起因する健康を悪化させる深刻な影響を与えることが知られている。コンポスト過程において発生する刺激的な臭気成分に長時間曝露されることにより、気管支炎を引き起こすことが報告されていることはもちろんのこと、近隣住民にとって逃れることの出来ないこのような悪臭問題は、公然と身体的なダメージを強要させられているともいえる。畜産廃棄物を用いたコンポスト製造工程において発生する臭気成分としてはアンモニア、揮発性脂肪酸、インドール類、硫化化合物及びアミン類などが挙げられるが、特にアンモニアが主要な臭気成分を占めておりその対策を講じることが重要となる。しかしながら、畜産廃棄物は農作物に必要な必須元素をバランスよく含んでおり、良好なコンポストとして利用できる有機質資材の原料となることが知られている。 In particular, when compost is manufactured based on raw materials made from livestock waste such as cattle, pigs, and bird manure, the composting process based on the pile-up method can cause illness or mental illness due to bad odor. It is known to have serious consequences for worsening health due to unpleasant discomfort. Of course, it has been reported that long-term exposure to the stimulating odorous components that occur during the composting process can cause bronchitis. It can be said that they are forced to take physical damage. Odor components generated in the composting process using livestock waste include ammonia, volatile fatty acids, indoles, sulfide compounds, and amines. Ammonia accounts for the main odor components, and countermeasures have been taken. It is important to take. However, livestock waste contains the essential elements necessary for agricultural crops in a well-balanced manner, and is known to be a raw material for organic materials that can be used as good compost.
また、ヨーロッパ諸国では、畜産廃棄物の圃場還元、焼却やコンポスト化に伴って発生するアンモニアガスが大気中のアンモニアガスの主要な供給源となっており、待機中に拡散したアンモニアガスが雨に含まれて降雨することにより土壌で酸化されて酸性雨と同様の影響をもたらしたり、富栄養化問題を引き起こすことも報告されている。従って、アンモニアガス対策は地球環境保全の観点からも解決すべき大きな課題となっており、周辺地域環境および地球環境に配慮した環境保全型コンポスト製造技術の開発が必要となっている。 In addition, in European countries, ammonia gas generated during field reduction, incineration and composting of livestock waste is a major source of ammonia gas in the atmosphere. It is also reported that it is oxidized in the soil by including it and causing the same effect as acid rain or causing eutrophication problems. Therefore, ammonia gas countermeasures are a major issue to be solved from the viewpoint of global environmental protection, and it is necessary to develop environmental protection type compost manufacturing technology that takes into consideration the surrounding area environment and the global environment.
一般的に用いられている物理化学的及び生物学的なアンモニアの臭気対策としては、アンモニアを酸性薬液によって洗浄する方法、生物脱臭装置内の通気性のある充填材に高密度に硝化細菌などを担持させて処理させる方法や強制的に臭気を吸引・通気しながらコンポスト化を行うことにより、コンポスト製造過程で生じるアンモニアを捕集する吸引通気式堆肥化処理などが研究されている。 Commonly used physicochemical and biological odor countermeasures for ammonia include a method of washing ammonia with an acidic chemical solution, and high-density nitrifying bacteria etc. in the breathable filler in the biological deodorization device. Research has been conducted on a method of carrying and treating, and a suction-air composting method that collects ammonia generated in the compost manufacturing process by forcibly sucking and ventilating odors.
例えば、特許文献1に開示されているのは、有機性固形廃棄物の発酵時に発生する臭気を緩和する方法であり、装置内で微生物による発酵処理の過程において有機性固形廃棄物の重量が初期量の10%に達した時にアンモニア臭気を緩和する易分解性有機物を投入することを特徴としている。
また、特許文献2に開示されているのは、有機性廃棄物の堆肥化設備において発生するガスの脱臭方法及び脱臭装置であり、ガスに含まれるアンモニアを接触液に吸収させて除去しようとするものである。
For example, Patent Document 1 discloses a method for alleviating odor generated during fermentation of organic solid waste, and the weight of the organic solid waste is initially set in the process of fermentation treatment by microorganisms in the apparatus. It is characterized in that an easily decomposable organic substance that alleviates the ammonia odor is introduced when the amount reaches 10%.
Patent Document 2 discloses a deodorizing method and a deodorizing device for gas generated in a composting facility for organic waste, and the ammonia contained in the gas is absorbed by the contact liquid to be removed. Is.
また、装置や施設を必要としない方法としては、臭気低減微生物の堆肥山への直接添加法(バイオオーグメンテーション)がある。 Moreover, as a method which does not require an apparatus or a facility, there is a method for directly adding odor-reducing microorganisms to compost (bioaugmentation).
一方、本願の一部発明者は、有機廃棄物の堆肥化に関して鋭意検討を重ね、微生物によって有機廃棄物を短時間に堆肥化することが可能な有機廃棄物の処理方法及びその装置(特許文献3)、有機廃棄物の発酵により生じた発酵熱が外部に漏れないよう断熱材で覆ってなる有機廃棄物発酵処理装置(特許文献4)、処理槽内の全ての高さ位置でほぼ同一の進行状態で発酵処理することができる生ゴミ処理装置(特許文献5)をそれぞれ発明し、本願特許出願人がそれらについて特許出願している。 On the other hand, some inventors of the present application have made extensive studies on composting organic waste, and a method and apparatus for treating organic waste capable of composting organic waste in a short time by microorganisms (Patent Document) 3) Organic waste fermentation treatment device (Patent Document 4), which is covered with a heat insulating material so that fermentation heat generated by fermentation of organic waste does not leak to the outside, almost the same at all height positions in the treatment tank The garbage processing apparatus (patent document 5) which can be fermented in an advanced state is invented, and the patent applicant of the present application has applied for a patent.
悪臭の原因の一つは、コンポスト過程における原材料からの強烈なアンモニアの生成と揮散である。アンモニアは嫌気条件および好気条件において生成される最も共通な臭気成分である。コンポスト製造施設では、アンモニアの揮発はごく少量のN2Oやアミンとともに大気中に放出される窒素の99%以上を占めている。言うまでもないが、作物の生育のためには、コンポスト内に適度なアンモニアを保持させることは非常に重要であるといえる。そのため、アンモニアの揮散を適切に制御するための有効な技術の開発が求められている。 One cause of malodor is the intense ammonia production and volatilization from the raw materials during the composting process. Ammonia is the most common odor component produced in anaerobic and aerobic conditions. At composting facilities, ammonia volatilization accounts for over 99% of the nitrogen released into the atmosphere along with very small amounts of N2O and amines. Needless to say, it is very important to maintain appropriate ammonia in the compost for growing the crop. Therefore, development of an effective technique for appropriately controlling the volatilization of ammonia is demanded.
上述したアンモニアを酸性薬液によって洗浄する方法などの技術はアンモニアの飛散防止対策として有効性は高いが特殊な装置や施設を必要とすることからその設置や運転コストが高く普遍的に用いられるには至っていないのが現状である。また、臭気低減微生物の堆肥山への直接添加法(バイオオーグメンテーション)はコンポスト過程で生じる揮発性脂肪酸由来の臭気を低減させることを目的とするものが大半を占めており、アンモニアの飛散を軽減させるために用いられた事例はほとんどない。これは、コンポスト製造過程の高温期(60℃〜80℃)においてアンモニアが遊離し揮散しやすくそれを抑止する上で必要な高温性硝化細菌が存在しないかあるいは十分に利用できないことが主な理由とされている。 Techniques such as the above-mentioned method of washing ammonia with an acidic chemical solution are highly effective as measures to prevent the scattering of ammonia, but they require special equipment and facilities. The current situation is not reached. In addition, the direct addition method (bioaugmentation) of odor-reducing microorganisms to compost is mainly aimed at reducing odors derived from volatile fatty acids generated in the composting process. Few cases have been used to mitigate. The main reason for this is that there is no high-temperature nitrifying bacteria necessary or sufficient to prevent ammonia from being easily released and volatilized in the high temperature phase (60 ° C to 80 ° C) of the compost production process. It is said that.
現在、様々な物理化学的および生物学的なアンモニア処理技術が存在している一方、コンポスト内に適度なアンモニアを保持させることも良好なコンポストを製造する上で重要な要素となっている。物理化学的な処理プロセスの一つであるアンモニアストリッピング法は、畜産排水などに含まれる高濃度のアンモニアを効率よく除去することが可能であり、適切なpH、温度および空気や蒸気の流入の条件によってその除去率を調節できることが知られている。 While various physicochemical and biological ammonia treatment technologies currently exist, maintaining appropriate ammonia in the compost is also an important factor in producing good compost. The ammonia stripping method, one of the physicochemical treatment processes, can efficiently remove high-concentration ammonia contained in livestock wastewater, etc. It is known that the removal rate can be adjusted depending on conditions.
しかし、畜産廃棄物のアンモニアを除去するためにアンモニアストリッピング法を適用する場合には、pH、温度、空気や蒸気の流入などの条件を同時にコントロールしなければならず、その操作は非常に煩雑である。
また、従来の有機廃棄物の堆肥化装置やそれを用いた有機廃棄物の堆肥化方法は、有機廃棄物の堆肥化を装置内において完結させようとするものであった。そのため、有機廃棄物の投入から堆肥化完了までの長期間にわたって堆肥化装置が占有されてしまうという問題があった。有機廃棄物を大量に処理しようとすればより大きな容量を有する装置を製造するか又は装置の数を増やすしかなくコスト及び処理量に限界があった。
However, when applying the ammonia stripping method to remove ammonia from livestock waste, conditions such as pH, temperature, inflow of air and steam must be controlled simultaneously, and the operation is very complicated. It is.
Further, the conventional organic waste composting apparatus and the organic waste composting method using the same are intended to complete the composting of the organic waste in the apparatus. For this reason, there is a problem that the composting apparatus is occupied for a long period from the input of the organic waste to the completion of composting. In order to process a large amount of organic waste, it is necessary to manufacture a device having a larger capacity or to increase the number of devices, and the cost and the processing amount are limited.
一方、コンポストプロセスで発生する悪臭は処理すべき有機廃棄物中の高濃度のアンモニアのためであることから、これを予め除去しておくことでコンポストプロセスで発生する臭気の発生を抑制できると考えられる。 On the other hand, the bad odor generated in the composting process is due to the high concentration of ammonia in the organic waste to be treated, so it is considered that the odor generated in the composting process can be suppressed by removing it beforehand. It is done.
そこで、本発明は、畜産廃棄物をはじめとする有機廃棄物中に含まれるアンモニアをアンモニアストリッピング法によって除去するに際し、ストリッピングの条件を簡単にコントロールすることができ、且つ、それによってその後のコンポスト化過程において生じる発酵熱に対してアンモニアの揮散が起きない(化学的平衡が保たれる)程度まで有機廃棄物中のアンモニア濃度を予め調整することで後段の野積み方式による有機廃棄物のコンポストプロセスにおいて大きな問題となっていた悪臭の発生を効果的に防止することを可能とする有機廃棄物の堆肥化方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can easily control the stripping conditions when removing ammonia contained in organic waste including livestock waste by the ammonia stripping method. By adjusting the ammonia concentration in the organic waste in advance to the extent that ammonia volatilization does not occur due to the heat of fermentation that occurs during the composting process (the chemical equilibrium is maintained), An object of the present invention is to provide a method for composting organic waste that can effectively prevent the generation of malodor that has been a major problem in the composting process.
また、本発明は、処理装置が有機廃棄物の堆肥化完了まで占有されることなく、処理槽での有機廃棄物の処理を短時間で終了させて処理槽を効率よく使用することを可能とする有機廃棄物の堆肥化方法を提供することを目的とする。 In addition, the present invention makes it possible to efficiently use the treatment tank by ending the treatment of the organic waste in the treatment tank in a short time without the treatment apparatus being occupied until the composting of the organic waste is completed. An object is to provide a method for composting organic waste.
上記課題を解決するために請求項1に記載の本発明は、微生物を利用して有機廃棄物を堆肥化する有機物廃棄物の堆肥化方法において、内部に撹拌手段を備えた密封可能な処理槽内に有機廃棄物を収容し、有機廃棄物のpHを7.5〜9.5に調整しつつ、85℃〜120℃の温度で20分〜3時間の間曝露することにより有機廃棄物に含まれる窒素分をアンモニアとして遊離させ、発生したアンモニアを処理槽内で発生する水蒸気又は外部より供給する空気若しくは水蒸気によってストリッピングすることにより有機廃棄物に含まれる窒素分を予め所定量除去する一次処理工程と、一次処理が終わった有機廃棄物を微生物によって堆肥化する二次処理工程とを含み構成されてなることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 1 is a sealable treatment tank provided with a stirring means in an organic waste composting method in which organic waste is composted using microorganisms. The organic waste is housed in the container and exposed to the organic waste for 20 minutes to 3 hours at a temperature of 85 ° C. to 120 ° C. while adjusting the pH of the organic waste to 7.5 to 9.5. Primary that removes a predetermined amount of nitrogen contained in organic waste by stripping nitrogen contained in ammonia as ammonia and stripping the generated ammonia with water vapor generated in the treatment tank, air supplied from outside or water vapor It is characterized by including a treatment process and a secondary treatment process in which organic waste after the primary treatment is composted with microorganisms.
アンモニアストリッピング法をコンポスト化を行う前の原材料である有機廃棄物、特に、畜産廃棄物中に含まれる高濃度アンモニアの処理に適用することにより、後工程におけるコンポストプロセスで発生するアンモニア臭を確実に抑止する。しかも加温によって有機廃棄物中に含まれる水分が蒸発し、その蒸気によって有機廃棄物中のアンモニアを同時に除去できるから有機廃棄物のpHと温度をコントロールして20分〜3時間の間保持するという操作だけでよいので非常に簡単に行うことができる。 By applying the ammonia stripping method to organic waste, which is a raw material before composting, especially high-concentration ammonia contained in livestock waste, the ammonia odor generated in the post-composting process is ensured. To suppress. Moreover, the water contained in the organic waste evaporates by heating, and the ammonia in the organic waste can be removed simultaneously by the vapor, so the pH and temperature of the organic waste are controlled and held for 20 minutes to 3 hours. This is very easy because it is only necessary.
上記課題を解決するために請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の有機廃棄物の堆肥化方法において、一次処理工程におけるストリッピングによって除去されたアンモニアを酸によって回収することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention described in claim 2 is a method for composting organic waste according to claim 1, wherein ammonia removed by stripping in the primary treatment step is recovered with an acid. Features.
上記課題を解決するために請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の有機廃棄物の堆肥化方法において、処理槽内の温度は、有機廃棄物を撹拌することによって有機廃棄物同士の接触、有機廃棄物と処理槽内壁との接触、あるいは有機廃棄物と撹拌手段との接触による摩擦熱を発生させるように撹拌手段を動作させ、それによって85℃〜120℃に加温することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 3 is the method for composting organic waste according to claim 1 or 2, wherein the temperature in the treatment tank is increased by stirring the organic waste. The stirring means is operated so as to generate frictional heat due to contact between wastes, contact between the organic waste and the inner wall of the treatment tank, or contact between the organic waste and the stirring means, thereby increasing the temperature to 85 ° C to 120 ° C. It is characterized by warming.
上記課題を解決するために請求項4に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の有機廃棄物の堆肥化方法において、処理槽内の温度は、熱水又は蒸気による熱交換によって85℃〜120℃に加温することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 4 is the organic waste composting method according to claim 1 or 2, wherein the temperature in the treatment tank is 85 by heat exchange with hot water or steam. It is characterized by heating to a temperature of from -120 ° C.
上記課題を解決するために請求項5に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の有機廃棄物の堆肥化方法において、処理槽内の温度は、処理槽内へ水蒸気を直接供給することによって85℃〜120℃に加温することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 5 is the organic waste composting method according to claim 1 or 2, wherein the temperature in the treatment tank supplies water vapor directly into the treatment tank. It is characterized by heating to 85 to 120 ° C.
本発明に係る有機廃棄物の堆肥化方法によれば、処理槽内に有機廃棄物を収容して撹拌しながら有機廃棄物のpHと温度をコントロールして20分〜3時間の間保持するという操作だけでよいので非常に簡単であり、しかも処理槽を長期間にわたって占有しないので処理槽を効率よく使用することができるという効果がある。 According to the method for composting organic waste according to the present invention, the pH and temperature of the organic waste are controlled and held for 20 minutes to 3 hours while the organic waste is accommodated in the treatment tank and stirred. Since only the operation is required, it is very simple, and since the processing tank is not occupied for a long period of time, there is an effect that the processing tank can be used efficiently.
また、本発明に係る有機廃棄物の堆肥化方法によれば、畜産廃棄物のような有機廃棄物のコンポストプロセスにおけるアンモニア臭の発生を効果的に抑制することができるという効果がある。 Moreover, according to the method for composting organic waste according to the present invention, it is possible to effectively suppress the generation of ammonia odor in the composting process of organic waste such as livestock waste.
さらに、本発明に係る有機廃棄物の堆肥化方法によれば、最終的に出来上がったコンポストは高い腐植化を示す良質なコンポストであるという効果がある。 Furthermore, according to the method for composting organic waste according to the present invention, the final compost is an excellent compost exhibiting high humification.
本発明に係る有機廃棄物の堆肥化方法について図面を参照しつつ以下詳細に説明する。図1は本発明に係る有機廃棄物の堆肥化方法の一実施形態のフローチャート、図2は本発明に係る有機廃棄物の堆肥化方法の一実施形態の概念図である。 The organic waste composting method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart of an embodiment of a method for composting organic waste according to the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram of an embodiment of a method for composting organic waste according to the present invention.
図示された有機廃棄物の堆肥化方法は、牛・豚・鳥糞尿のような畜産廃棄物、生ゴミなどの廃棄物などの有機廃棄物から所定量のアンモニアをストリッピングする一次工程(ステップS1)と所定量のアンモニアがストリッピングされた有機廃棄物を微生物によってコンポスト化する二次工程(ステップS2)を備えており、さらに一次工程(S1)は、さらに、処理すべき有機廃棄物を処理槽内へ収容する工程(ステップS11)と、処理槽内に収容された有機廃棄物のpH及び温度を調整する工程(ステップS12)と、処理槽内の有機廃棄物から所定量のアンモニアをストリッピングする工程(ステップS13)と、ストリッピングされたアンモニアを回収する工程(ステップS14)とを備えている。一方、二次工程(S2)は、一次工程(S1)で所定量のアンモニアが除去された有機廃棄物を微生物を用いて堆肥化(コンポスト化)する工程(ステップS21)を備えている。 The illustrated organic waste composting method is a primary process for stripping a predetermined amount of ammonia from livestock waste such as cattle, pigs and bird manure, and organic waste such as waste such as raw garbage (step S1). ) And a secondary step (step S2) of composting organic waste stripped with a predetermined amount of ammonia, and the primary step (S1) further treats organic waste to be treated. A step of storing in the tank (step S11), a step of adjusting the pH and temperature of the organic waste stored in the processing tank (step S12), and a predetermined amount of ammonia from the organic waste in the processing tank. A step of ripping (step S13) and a step of recovering stripped ammonia (step S14) are provided. On the other hand, the secondary step (S2) includes a step (step S21) of composting (composting) the organic waste from which a predetermined amount of ammonia has been removed in the primary step (S1) using microorganisms.
処理槽10は、内部に有機廃棄物を収容するための収容部11を備える共に、収容部11の下部側には排出口13が設けられている。また、処理槽10の底板上には収容部11の内部に配置された撹拌羽15(図3参照)を回転させるためのモータ17が配置されている。処理槽10は、例えば、鉄や鋼等の金属製材料によって形成され、収容部11が複数の支持柱10aによって支持されている。収容部11は、略円筒形状を有しており、その上面には有機廃棄物を投入するために開閉可能な蓋部11aが設けられている。収容部11及び蓋部11aは内部の圧力の上昇にも耐えるように耐圧設計されており、有機廃棄物から発生するアンモニアや蒸気による収容部11内の圧力の上昇に伴ってその内部温度が120℃にも達するようになっている。尚、処理槽10の周囲を断熱材で覆うことにより収容部11内の熱の損失を防止するようにすることもできる。また、収容部11の内部には撹拌羽15の回転軸となる軸15aが立設され、この軸15aをモータ17によって回転させることで撹拌羽15を回転させるようになっている。
The
排出口13の内部にはスクリュウコンベヤ等の排出機構が設けられており所定量のアンモニアの除去が終わった処理済みの有機廃棄物を外部に排出する。尚、図示されていないが、処理槽10には、温度センサとpHセンサが設けられており、また、スクリュウコンベアやモータ17の回転などを制御する制御パネルが取り付けられている。また、処理槽10には照明装置、内部観察用の覗き窓などを設けることもできる。一方、処理槽10には、収容部11内のアンモニアを外部に排出するための排気ダクト12が設けられており、排気ダクト12はアンモニア回収用のスクラバ20と連結されている。スクラバ20は上端部が窄まった円筒体形状をなし、処理槽10からの排気ダクト12はスクラバ20の下部側に連結され、スクラバ20内に導入されたアンモニアに対して上部から硫酸溶液のシャワーを降り注ぐようになっている。これによりアンモニアは中和されて硫酸アンモニウムとなる。尚、この硫酸アンモニウムを適宜回収される。
A discharge mechanism such as a screw conveyor is provided inside the
撹拌羽15は、図3に示すように、回転軸15aの上部付近から水平方向に突出するようにして設けられた板状の上部回転羽根15bと、回転軸15aの下部側にに設けられた略コの字状の下部回転羽根15cを備えて構成されている。上部回転羽根15b及び下部回転羽根15cはそれぞれ対向する位置の2か所に設けられると共に、上部回転羽根15bと下部回転羽根15cとは互いに90°ずれた位置に配置されている。下部回転羽根15cの上段側先端部と下段側先端部を縦方向に連結する部分は収容部11の内壁面の内面形状に即して形成されており、収容部11の内壁面に付着する有機廃棄物を掻き取るように動作すると共に、下部回転羽根15cの前記連結部分が有機廃棄物を収容部11の内壁面に押しつけるようにして撹拌動作を行うため摩擦熱を発生させやすい構造となっている。また、上部回転羽15bは撹拌羽15の回転に伴って収容部11の内壁を伝わって盛り上がってくる有機廃棄物を掻き取り、有機廃棄物を均一な状態に維持する。撹拌羽15による撹拌により有機廃棄物は有機廃棄物同士、下側回転羽根15bと収容部11の内壁との接触、さらには上部回転羽根15b及び下部回転羽根15cとの直接の接触によって擦られて摩擦熱を発生する。この摩擦熱によって収容部11内の温度を85℃〜120℃に加温する。尚、収容部11内の温度を85℃〜120℃に加温するためには収容部11の外周を熱水又は蒸気による熱交換によって行うことや、収容部11内へ水蒸気を直接供給することによっても行うことができる。
As shown in FIG. 3, the stirring
以下、具体的な実施例に基づいて本発明に係る有機廃棄物の堆肥化方法について説明する。
まず、処理対象となる有機廃棄物としては牛糞(80%)とオガコ(20%)からなるコンポストサンプルを使用した。コンポストサンプルは適度にアンモニアが残留するようにpH9.0、水分含量51%に調整した。そして、コンポストサンプルを約0.6m3の収容部11を備えた処理槽10において一次処理(S1)を行い、その後、長さ:2m、幅:1.8m、高さ1.2mの堆肥山30を形成して二次処理(S2)を行った。
Hereinafter, the organic waste composting method according to the present invention will be described based on specific examples.
First, as an organic waste to be treated, a compost sample composed of cow dung (80%) and sawdust (20%) was used. The compost sample was adjusted to pH 9.0 and water content 51% so that ammonia remained appropriately. Then, the compost sample is subjected to primary processing (S1) in the
一次処理工程(S1)では、処理すべきコンポストサンプルを収容部11内へ収容し(S11)、収容部11内に設置されている撹拌羽15によって約120kgのコンポストサンプルを機械的に撹拌した。本実施例においては、収容部11内の温度は収容部11内において発生させた摩擦熱によって2時間内に100℃まで上昇させた。すなわち、コンポストサンプルを撹拌することによってコンポストサンプル同士、コンポストサンプルと収容部11の内壁、あるいはコンポストサンプルと撹拌羽15とが接触して摩擦熱が発生するが、この摩擦熱を積極的に利用することとして撹拌速度:60rpm/minで撹拌羽15を動作させた。コンポストサンプルを100℃で熱処理することは有機廃棄物、特に、畜産廃棄物に由来する害虫や病原性微生物等を駆除し、衛生学的に安全なコンポストを製造する上できわめて有効である。そして、コンポストサンプル中の過剰のアンモニアの除去や水分含量の調整のために、その最高温度(100℃)を少なくとも30分以上持続させた。また、この間、コンポストサンプルのpHが7.5〜9.5の範囲を超えないように保持した(S12)。pHをその範囲内に保持するのはそれを超えるとアンモニアの除去効率が悪くなるからである。pHが7.5〜9.5の範囲を超えるような場合には酸剤やアルカリ剤を添加してそのpHを適宜調整する。
In the primary treatment step (S1), the compost sample to be treated was accommodated in the accommodating portion 11 (S11), and about 120 kg of the compost sample was mechanically agitated by the stirring
収容部11内のpHを7.5〜9.5、温度を85℃〜120℃の温度で20分〜3時間の間コンポストサンプルを曝露することで所定量のアンモニアがストリッピングされる(S13)。ストリッピングされたアンモニアは排気ダクト12を介してスクラバ20へ送り、硫酸溶液のシャワーによって硫酸アンモニウムとして回収した(S14)。
そして、処理が終了したコンポストサンプルは処理槽10の排出口13か排出し、長さ:2m、幅:1.8m、高さ1.2mの堆肥山30を形成し、野積み方式による二次処理工程(S2)、すなわち、微生物による堆肥化(コンポスト化)を6週間行った(S21)。
A predetermined amount of ammonia is stripped by exposing the compost sample at a pH of 7.5 to 9.5 and a temperature of 85 ° C. to 120 ° C. for 20 minutes to 3 hours (S13). ). The stripped ammonia was sent to the
The compost sample that has been processed is discharged from the
ここで、本発明に係る有機廃棄物の堆肥化方法の物理化学的および微生物学的な特徴を比較解析するために、上述の二次処理工程(S2)における堆肥山30と同じ容積の堆肥山を別途形成し、それぞれコンポスト化を進めた。二次処理工程(S2)の堆肥山30と比較例の堆肥山は、それぞれ一週間に一回混ぜ合わせ、それぞれのコンポストサンプルは、1.5ヶ月間に渡って毎週採取した。また、一次処理工程(S1)中における収容部11内のコンポストサンプルは、収容部11内の温度が、25、50、75、85、100℃に達したときに採取した。そして、最終的な両者のコンポストサンプルの物理化学的な特徴を比較するために、それらのコンポストサンプルのpH、揮発性残留物、含水率、C/N比、全窒素、無機態窒素、全リン、全カリおよび腐植化指標(Organic Matter Evolution Index (OMEI))の解析を行った。
Here, in order to comparatively analyze the physicochemical and microbiological characteristics of the organic waste composting method according to the present invention, a compost mountain having the same volume as the
本実施例と比較例の解析結果を表1に示す。 Table 1 shows the analysis results of this example and the comparative example.
本実施例において、収容部11の温度は処理槽10の撹拌羽15の機械的な撹拌によって生じるコンポストサンプルとの摩擦熱によって上昇させた。アンモニア性窒素の約53%は、収容部11内の温度が50℃に到達するまでに除去され、最終的にその除去率は、3時間以内に100℃になるまでに80%に達した。処理槽10の運転の間、少量の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素が検出された(図4−A)。そして、その後の二次処理工程(S2)においてもコンポストサンプル中のアンモニア性窒素の濃度はコンポスト化が終了するまで変化がなかった(図4−B)。また、二次処理工程(S2)の間、アンモニアの揮散が起因となるような臭気問題は起こらなかった。これは原料中に含まれていた過剰のアンモニアを事前にストリッピングしたことにより原材料中のアンモニアの濃度が二次処理工程(S2)で生じる発酵熱やpHの変化に対して化学的平衡が保たれていたためと考えられる。尚、図4において、「反応器内温度」とあるのは収容部11内の温度のことである。また、「超高温前処理反応器」とあるのは処理槽10のことであり、処理槽10による有機廃棄物の処理の際の無機体窒素濃度の変化を示している。また、「超高温前処理無臭堆積化法」とあるのは本発明方法における二次処理工程(S2)のことであり、「単純野積み法」とあるのは比較例である野積み方式のことである。
In the present embodiment, the temperature of the container 11 was raised by frictional heat with the compost sample generated by mechanical stirring of the
一方、野積み方式によるコンポスト化方式による比較例においては、初期のコンポストサンプル中の約78%のアンモニア性窒素が放出され、アンモニア臭による悪臭問題が1.5ヶ月に渡って続いた(図4−B)。さらに、開始から1ヶ月間にわたって、硝酸性窒素および亜硝酸性窒素がコンポストサンプル内に徐々に蓄積した。しかしながら、実施例及び比較例のコンポストサンプル内の最終的なアンモニア濃度は両者ともほとんど変わらなかった。 On the other hand, in the comparative example by the composting method by the open stacking method, about 78% of ammonia nitrogen in the initial compost sample was released, and the problem of bad odor due to the ammonia odor continued for 1.5 months (FIG. 4). -B). In addition, nitrate nitrogen and nitrite nitrogen gradually accumulated in the compost sample over one month from the start. However, the final ammonia concentrations in the compost samples of the examples and comparative examples were almost the same.
ここで、実施例では比較例よりも非常に多くのフミン酸がコンポストサンプル内に形成されることが確認された。OMEI値を基にした解析から、フミン酸は、収容部11内のコンポストサンプルにおいても生成されることが分かった(図5−A)。一次処理工程(S1)では、はじめの3週間でコンポストサンプル中に多くのフミン酸が生成され、OMEI値はコンポスト化終了まで概ね一定を維持した (図5−B)。本実施例によって製造された最終的なコンポストは土の臭気を放ち、そのコンポストの形状もかなり細かくなっていた。一方、比較例のコンポストサンプルのOMEI値は、本実施例のコンポストサンプルのOMEI値よりも低く推移していた。最終的な比較例のコンポストサンプル内には、大きな粒子を持つ物質がいまだ数多く観察されていた。尚、図5において、「反応器内温度」とあるのは収容部11内の温度のことである。また、「超高温前処理反応器」とあるのは処理槽10のことであり、処理槽10による有機廃棄物の処理の際の腐植化率(OMEI)の変化を示している。また、「超高温前処理無臭堆積化法」とあるのは本発明方法における二次処理工程(S2)のことであり、「単純野積み法」とあるのは比較例である野積み方式のことである。
Here, it was confirmed that in the examples, much more humic acid was formed in the compost sample than in the comparative example. From the analysis based on the OMEI value, it was found that humic acid was also generated in the compost sample in the container 11 (FIG. 5A). In the primary treatment step (S1), a large amount of humic acid was produced in the compost sample in the first 3 weeks, and the OMEI value remained almost constant until composting was completed (FIG. 5-B). The final compost produced by this example gave off an earthy odor, and the shape of the compost was considerably fine. On the other hand, the OMEI value of the compost sample of the comparative example was lower than the OMEI value of the compost sample of this example. Many substances having large particles were still observed in the final compost sample of the comparative example. In FIG. 5, “reactor internal temperature” refers to the temperature in the container 11. The “ultra-high temperature pretreatment reactor” refers to the
次に、水によって最終的な本実施例のコンポストサンプル及び比較例のコンポストサンプルの含水率を50%に調整し、それぞれの堆肥山30をかき混ぜることを試みた。その結果、培養1日後の体積山のうち、本実施例の堆肥山30の温度は上昇しなかったのに対し、比較例の堆肥山の温度は、60℃付近まで上昇した。このことは、本実施例によるコンポストサンプル内の易分解性有機物は完全に分解していることを示している。
Next, the water content of the final compost sample of this example and the compost sample of the comparative example was adjusted to 50% with water, and each
表1に示されているように、本実施例及び比較例では、pHが8.8〜9.2の間を推移していた。本実施例の一次工程(S1)では収容部11内の原材料のC/N比は、アンモニアの揮発のために26.6から34.8に著しく上昇し、二次工程(S2)後には、最終的に30.3で安定した。一方、比較例のコンポストサンプルのC/N比は、実施例のコンポストサンプルのC/N比よりも低く、最終的に21.5となった。 As shown in Table 1, in this example and the comparative example, the pH changed between 8.8 and 9.2. In the primary step (S1) of this embodiment, the C / N ratio of the raw material in the container 11 is significantly increased from 26.6 to 34.8 due to volatilization of ammonia, and after the secondary step (S2), Finally, it stabilized at 30.3. On the other hand, the C / N ratio of the compost sample of the comparative example was lower than the C / N ratio of the compost sample of the example, and finally became 21.5.
さらに、本実施例によって製造されたコンポストの特徴を明らかにするために、他の原材料や方法で製造された様々なコンポストの物理化学的特徴を解析した。表2にその結果を示す。 Furthermore, in order to clarify the characteristics of the compost produced by this example, the physicochemical characteristics of various composts produced by other raw materials and methods were analyzed. Table 2 shows the results.
本実施例によって製造されたコンポストのOMEI値は、主に牛糞から製造された他のコンポストよりも非常に高いことが判明した。また、本実施例によって製造されたコンポストは、他のコンポストと比較して最も高いC/N比を示している。 It was found that the OMEI value of the compost produced by this example was much higher than other composts produced mainly from cow dung. Moreover, the compost manufactured by the present Example shows the highest C / N ratio compared with other composts.
以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。 As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the specific embodiment, and within the scope of the gist of the present invention described in the claims, Needless to say, various modifications and changes are possible.
10 処理槽
10a 支持柱
11 収容部
11a 蓋部
12 排気ダクト
13 排出口
15 撹拌羽
15a 回転軸
15b 上部回転羽根
15c 下部回転羽根
17 モータ
20 スクラバ
30 堆肥山
DESCRIPTION OF
Claims (5)
内部に撹拌手段を備えた密封可能な処理槽内に有機廃棄物を収容し、前記有機廃棄物のpHを7.5〜9.5に調整しつつ、85℃〜120℃の温度で20分〜3時間の間曝露することにより当該有機廃棄物に含まれる窒素分をアンモニアとして遊離させ、発生したアンモニアを前記処理槽内で発生する水蒸気又は外部より供給する空気若しくは水蒸気によってストリッピングすることにより前記有機廃棄物に含まれる窒素分を予め所定量除去する一次処理工程と、
一次処理が終わった有機廃棄物を微生物によって堆肥化する二次処理工程と、
を含み構成されてなることを特徴とする有機廃棄物の堆肥化方法。 In a method for composting organic waste that uses microorganisms to compost organic waste,
An organic waste is accommodated in a sealable treatment tank equipped with a stirring means inside, and the pH of the organic waste is adjusted to 7.5 to 9.5, and a temperature of 85 ° C. to 120 ° C. for 20 minutes. By exposing for 3 hours to liberate nitrogen contained in the organic waste as ammonia, and stripping the generated ammonia with water vapor generated in the treatment tank, air supplied from outside or water vapor A primary treatment step of removing a predetermined amount of nitrogen contained in the organic waste in advance;
A secondary treatment step of composting organic waste after primary treatment with microorganisms;
A composting method for organic waste, comprising:
前記一次処理工程におけるストリッピングによって除去されたアンモニアを酸によって回収することを特徴とする有機廃棄物の堆肥化方法。 The organic waste composting method according to claim 1,
An organic waste composting method comprising recovering ammonia removed by stripping in the primary treatment step with an acid.
前記処理槽内の温度は、前記有機廃棄物を撹拌することによって有機廃棄物同士の接触、有機廃棄物と処理槽内壁との接触、あるいは有機廃棄物と撹拌手段との接触による摩擦熱を発生させるように前記撹拌手段を動作させ、それによって85℃〜120℃に加温することを特徴とする有機廃棄物の堆肥化方法。 In the composting method of the organic waste according to claim 1 or 2,
The temperature in the treatment tank generates frictional heat due to contact between organic wastes, contact between organic wastes and the inner wall of the treatment tank, or contact between organic wastes and stirring means by stirring the organic waste. The organic waste composting method is characterized in that the stirring means is operated so as to cause the temperature to rise to 85 ° C to 120 ° C.
前記処理槽内の温度は、熱水又は蒸気による熱交換によって85℃〜120℃に加温することを特徴とする有機廃棄物の堆肥化方法。 In the composting method of the organic waste according to claim 1 or 2,
The organic waste composting method is characterized in that the temperature in the treatment tank is heated to 85 ° C to 120 ° C by heat exchange with hot water or steam.
前記処理槽内の温度は、前記処理槽内へ水蒸気を直接供給することによって85℃〜120℃に加温することを特徴とする有機廃棄物の堆肥化方法。 In the composting method of the organic waste according to claim 1 or 2,
The organic waste composting method is characterized in that the temperature in the treatment tank is heated to 85 ° C. to 120 ° C. by directly supplying water vapor into the treatment tank.
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CN107141047A (en) * | 2017-06-29 | 2017-09-08 | 江苏省农业科学院 | A kind of damp and hot pretreatment promotes the compost method that feces of livestock and poultry becomes thoroughly decomposed |
CN109650957A (en) * | 2019-01-21 | 2019-04-19 | 江苏省农业科学院 | A kind of superhigh temperature pretreatment compost method reducing nitrogen gas loss |
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