JP3194712B2 - 有機性廃棄物の堆肥化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生ゴミ、産業廃棄
物等の有機性廃棄物を発酵処理して、堆肥化するための
有機性廃棄物の堆肥製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、家畜排せつ物や下水汚泥等の
有機性廃棄物は焼却処分或いは埋め立て処分がされるの
が一般的である。しかし近年において、資源の有効利用
が叫ばれてきて、それらを効率よく、しかも二次公害を
引き起こすことなく再資源化することが、急務となって
きた。そこでこの種有機性廃棄物を有効利用するため
に、これらを発酵させて堆肥化することが現在検討され
ている。従来より、有機性廃棄物（以下原料と称す）を
堆肥化する手段としては、種々の構造のものが提案され
ているが、密閉性に優れて悪臭などの二次公害を引き起
こす恐れがなく、しかも準連続的に処理することができ
効率的な堆肥化が可能である回転ドラム型の堆肥化装置
が注目されている。例えば、特開昭５５−７４７８６号
公報には、単一の回転ドラムを有する堆肥化装置が開示
されており、そこには原料が回転ドラム内に供給される
空気と接触することにより、好気性発酵を起こし、数日
間経ると堆肥となること、及び概ね供給口付近の原料は
発酵初期、排出口付近の原料は発酵終期であり、発酵に
必要な空気量は初期に多く、後期に少ないので、回転ド
ラムの軸線方向の空気供給量を調節することが記載され
ている。しかし、この回転ドラム型堆肥化装置では、確
かに供給される空気量は回転ドラムの軸方向の各部分で
調節できるが、排気量を調節する手段がなく、以下のよ
うな問題点があることが判明した。 イ）回転ドラムが長くなると、所定空気量に対して通風
路の相対面積が小さくなって流速が増加し、その結果ダ
スト飛散等の問題が生ずること、 ロ）原料を回転ドラム内で連続的に好気性雰囲気で発酵
させるとき、その発酵初期から発酵終了まで発酵の進行
に伴って水分量、必要空気量、温度が順次変化してゆく
が、これを単一体の回転ドラムで調整するのは困難であ
ること。このような問題点を解決する手段として特開平
８−２０８３６３号には、複数個の回転ドラムを供給フ
ード、連結フード、排出フードで直列に連結して、各々
の回転ドラムを独立して回転駆動できるように各々の回
転ドラムに駆動装置を設けるとともに、供給フード、連
結フード、排出フードを、前記各々の回転ドラムが独立
して給排気できるように空気管で連結した有機性廃棄物
の堆肥化装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】乾燥装置で処理された
原料を含む多成分系の有機性廃棄物を回転ドラム型堆肥
化装置で発酵させる場合、効率よく堆肥化するために、
この装置には（ａ）原料を十分に混合させる、（ｂ）混
合された原料を高速で発酵させるという２つの機能が要
求される。そのため、上記の特開平８−２０８３６３号
公報に記載された装置では、前段側の回転ドラムで原料
の混合と発酵が行われる。しかしこの装置では各回転ド
ラムの内容量が同じであるため、前段側の回転ドラム内
で原料同志が練れてしまい、原料の発酵と後段側回転ド
ラムへの移送が阻害されるという問題が生ずる場合があ
る。

【０００４】従って本発明は、上記装置を更に改良し、
原料を十分にねかせることができ、効率よく有機性廃棄
物を堆肥化することのできる装置を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、独立して
回転可能で且つ独立して給排気可能な、主として原料の
混合を行う第一の回転ドラムおよび第一の回転ドラムの
内容量よりも大なる内容量を有し混合された原料の発酵
を行う第二の回転ドラムと、これらの回転ドラムと気密
的に係合する連結フードとを有し、前記各々の回転ドラ
ムを前記連結フードを介して直列に配置し、前記連結部
フード内に、隣接する回転ドラムどうしを連通するよう
に移送シュートを設け、該移送シュートの前段の回転ド
ラム側の開口部は該回転ドラムが逆回転するときに回転
ドラム内の有機性廃棄物に臨み、かつ正回転するときに
空間部に臨む部位に形成し、後段の回転ドラム側の開口
部は前記開口部より低い位置であり、かつ該回転ドラム
が正回転するときに空間部に臨む部位に形成した有機性
廃棄物の堆肥化装置である。第二の発明は、独立して回
転可能で且つ独立して給排気可能な、主として原料の混
合を行う第一の回転ドラムおよび第一の回転ドラムの内
容量よりも大なる内容量を有し混合された原料の発酵を
行う第二の回転ドラムと、これらの回転ドラムと気密的
に係合する連結フードとを有し、前記各々の回転ドラム
を前記連結フードを介して直列に配置し、前記連結部フ
ード内に、隣接する回転ドラムどうしを連通するように
移送シュートを設け、該移送シュートの第一の回転ドラ
ム側の開口部は該回転ドラムの水平中心軸の上側でかつ
垂直中心軸の正回転方向側に形成し、第二の回転ドラム
側の開口部は該回転ドラムの水平中心軸の下側でかつ垂
直中心軸の逆回転方向側に形成した有機性廃棄物の堆肥
化装置である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図面に基
づいて説明する。本発明の装置で処理される原料は、易
分解性の有機物を含有する廃棄物である家庭雑芥、産業
廃棄物の一部、農業廃棄物、湖沼の水草、し尿および下
水汚泥などであり、これらは含水率が高いものと低いも
の、比較的に発酵分解が早いものと遅いものが混在して
いる多成分系原料である。これらの原料は、空気および
発酵菌との接触面積を広くして発酵分解が容易になるよ
う５０ｍｍ以下に破砕し、し尿および下水汚泥など含水
率が７５〜８０％程度で粘着性があり破砕しにくい原料
は、含水率を６０％程度に乾燥させながら直径５〜１０
ｍｍ程度に造粒し、発酵分解に適した含水率５０〜６０
％程度に調整するため含水率の低い装置より排出された
堆肥などをこれらの原料に混入させ堆肥化装置に供給さ
れる。

【０００７】図１は本発明の一実施例に係る堆肥化装置
の全体概略図である。堆肥化装置は第一のドラム１と第
二のドラム２と連結フード３が気密的に連結されてお
り、第一のドラム１の右端には供給フード４が気密的に
連結されており、第二のドラム２の左端には排出フード
５が気密的に連結されている。第一のドラム１及び第二
のドラム２は供給フード４側から排出フード５側へ１／
１００程度の下り勾配になるように設置されている。第
一のドラム１及び第二のドラム２にはタイヤ１１、１１
及び２１、２１が外嵌固定されており、これらは各々対
になった受けローラ１２、１２及び２２、２２回転自在
に支承される。更に第一のドラム１と第二のドラム２に
はガースギヤ１３、２３が外嵌固定されており、各々ガ
ースギヤ１３、２３は駆動装置１５、２５と、それに取
り付けられたギヤー１４、２４と係合されて、第一のド
ラム１と第二のドラム２が各々独立して回転できるよう
に構成される。ここで各ドラムは上記の歯車伝達機構に
限らずチェン伝達機構を介して駆動装置と連結してもよ
い。また第二のドラム２の内容量は、第一のドラム１の
内容量よりも大に形成されている。本実施例では両ドラ
ムの断面積は同じなので、第二のドラム２の長さ
（Ｌ₂）は第一のドラム１の長さ（Ｌ₁）よりも大に形成
されている。上記Ｌ₁とＬ₂の比率は、第一のドラムと第
二のドラムとで機能を分離し、第一のドラム内では主と
して原料の混合を行い、第二のドラム内では原料の発酵
が行われるように設定しており、Ｌ₁：Ｌ₂＝１：４に設
定した場合、第一のドラムでの原料の滞留日数は３日
間、第二のドラムでは１２日間となり、原料の投入から
排出までを１５日間で行うことが可能となる。

【０００８】図２、図３、図４は第一のドラム１と第二
のドラム２と連結フード３との結合状態の詳細を示した
図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１のＢ
−Ｂ矢視図、図４は図２のＣ−Ｃ矢視図である。図中３
は連結フードであり、仕切板３１１、３１２と継ぎ板３
１３とで略箱型に気密的に形成されている。

【０００９】第一のドラム１と第二のドラム２の気密性
を保つために、ドラム本体１１１、２１１の片端部にフ
ランジ１１２、２１２を設け、これを連結フード３の仕
切板３１１、３１２に設けられた断面Ｌ字型の固定フラ
ンジ３１４、３１４と係合させてラビリンスを形成して
いる。更に仕切板３１１、３１２にリング３１５、３１
５を設けて、これに筒状のゴム板３１７、３１８を取り
付け、その先端部をドラム本体１１１、２１１と接触さ
せて、第一のドラム１及び第二のドラム２の気密性を保
つようにしている。またドラム本体１１１、２１１の外
周部には、保温材１１３、２１３を収納して、第一のド
ラム１と第二のドラム２の内部を保温するとともに、外
気温の変動による堆肥化反応の変動を防ぐようにしてあ
る。

【００１０】連結フード３の仕切板３１１には開口部３
１９が、仕切板３１２には開口部３２０が形成されてい
るが、その位置関係を図２、図３で説明する。開口部３
１９は第一のドラム１側のものであるが、図２に示すよ
うに、右回りを正回転、左回りを逆回転としたとき、第
一のドラム１の垂直中心軸の右側で、水平中心軸の上側
に形成されている。また開口部３２０は第二のドラム２
側のものであるが、図３に示すように、第二のドラム２
の垂直中心軸の右側で、水平中心軸の下側に形成されて
いる。そして開口部３１９と開口部３２０とは移送シュ
ート３２１で連結されている。

【００１１】仕切板３１１側には凹溝を有する固定板３
２２が取り付けられており、移送シュート３２１を固定
する。固定板３２２の凹溝中には開口部３２４が形成さ
れたスライドゲート板３２３が滑動自在に嵌装されてお
り、スライドゲート板３２３の上部には連結軸３２５を
介してシリンダ３２６が取り付けられている。そしてシ
リンダ３２６が延伸したとき、スライドゲート板３２３
に形成された開口部３２４と仕切板３１１に形成された
開口部３１９とが合致して連通し、シリンダ３２６が縮
退したとき、スライドゲート板３２３によって仕切板３
１１の開口部３１９を塞ぐようにされている。

【００１２】即ち、スライドゲート板３２３が下限位置
にあるときは、第一のドラム１と第二のドラム２とは、
移送シュート３２１を介して連通され、スライドゲート
板３２３が上限位置にあるときは、第一のドラム１と第
二のドラム２とは遮断されることになる。更に、図２及
び図３に示すように、仕切板３１１、３１２の垂直中心
軸上には空気ダクト３２７、３２８が第一のドラム１及
び第二のドラム２の内部と連通して設けられている。

【００１３】図５及び図６は第二のドラム２と排出フー
ド５との連結部の詳細を示すものであり、図５は図１の
Ｄ−Ｄ矢視図、図６は図５のＥ−Ｅ矢視図である。排出
フード５は、仕切板５１１、５１２と継ぎ板５１３で略
箱型に気密的に形成されている。第二のドラム２の気密
性を保つために、ドラム本体２１１の端部にフランジ２
１４を設け、これを排出フード５の仕切板５１１に設け
られた断面Ｌ字型の固定フランジ５３０と係合させてラ
ビリンスが形成されている。更に仕切板５１１にリング
５５０を設けて、これに筒状のゴム板５４０を取り付
け、その先端部をドラム本体２１１に接触させることで
気密性を保っている。

【００１４】排出フード５の仕切板５１１には開口部５
１４が形成されており、その位置関係を図５により説明
する。開口部５１４は第二のドラム２と連通するもので
あるが、図５に示すように、第二のドラム２を右回りに
正回転したとき、第二のドラム２の垂直中心軸の左側
で、水平中心軸の上側に開口部５１４が形成されてい
る。

【００１５】この開口部５１４を覆うように、凹溝を有
する固定板５１５が仕切板５１１に取り付けられてい
る。凹溝には開口部５１６が形成されたスライドゲート
板５１７が滑動自在に嵌装されており、スライドゲート
板５１７の上部に連結軸５１８を介してシリンダ５１９
が取り付けられている。そしてシリンダ５１９が下限ま
で延伸したとき、スライドゲート板５１７に形成された
開口部５１６と、仕切板５１１に形成された開口部５１
４が合致して連通し、シリンダ５１９が上限まで縮退し
たとき、スライドゲート板５１７が開口部５１４を塞ぐ
ように構成されている。

【００１６】即ち、スライドゲート板５１７が下限位置
にあるときは、排出フード５と第２のドラム２は連通さ
れ、スライドゲート板５１７が上限位置にあるときは、
排出フード５と第二のドラム２とは遮断される。更に、
図５に示すように仕切板５１１の、第二のドラム２の垂
直中心軸上には空気ダクト５２０が第二のドラム２と連
通して設けられている。

【００１７】図７及び図８は第一のドラム１と供給フー
ド４との連結状態を示す詳細図である。図７は図１のＧ
−Ｇ矢視図、図８は図７のＨ−Ｈ矢視図である。供給フ
ード４は、仕切板４１１と供給シュート４６０で形成さ
れている。第一のドラム１の気密性を保つために、ドラ
ム本体１１１の端部フランジ１１４を設け、これを供給
フード４の仕切板４１１に設けられた断面Ｌ字型の固定
フランジ４３０と係合させてラビリンスが形成されてい
る。更に仕切板４１１にリング４５０を設けて、これに
筒状のゴム板４４０を取り付け、その先端部をドラム本
体１１１に接触させることで気密性を保っている。供給
フード４の仕切板４１１には開口部４２２が形成されて
いるが、その位置関係を図７により説明する。図７に示
すように、第一のドラム１の右回りを正回転、左回りを
逆回転としたとき、第一のドラム１の垂直中心軸の右側
で、水平中心軸の上側（下側でもよい）に開口部４２２
が形成されている。そして開口部４２２には、供給フー
ド４の外部から貫入されている供給シュート４６０が連
結されている。更に、図７に示すように仕切板４１１
の、第一のドラム１の垂直中心軸上には空気ダクト４２
０が第一のドラム１と連通して設けられている。

【００１８】次に上記構成の作用について説明する。本
装置の外部で破砕され、あるいは水分調整された原料は
それぞれスクリューコンベア６に連続して定量供給され
スクリューコンベア６から供給シュート４６０を経て第
一のドラム１中に供給される。原料の供給中は第一のド
ラム１は前記した正回転方向に回転させておく。そうす
ると図７に示すように、原料はドラムの回転と原料の安
息角とによって概略Ｐ₄Ｑ₄Ｒ₄で囲まれた半円形の部位R
>に充填され、他の部位は空間部となる。従って原料の
供給中は、供給シュート４６０に連通する開口部４２２
は第一のドラム１中にある原料によって閉塞されること
がない。

【００１９】本実施例では、第一のドラムの長さＬ₁と
第二のドラムの長さＬ₂との比Ｌ₁：Ｌ₂＝１：４とし、
第一のドラム１は主として原料の混合を行うものとし、
ドラム回転数は０．５ｒｐｍ程度として間欠的に運転
し、１日に５０回転を目処にして、原料の混合、撹拌及
び曝気を行い、他の時間は回転を停止して、発酵を進行
させるものである。そして第一のドラム１内での原料の
滞留時間は３日間とした。又第一のドラム１中の所定原
料量はドラム容積の４０％を最大値とし、１日の供給量
は上記量を滞留時間で除した量とする。また第二のドラ
ムの滞留時間は１２日間とした。

【００２０】次に第一のドラム１から第二のドラム２へ
の原料の移送について説明する。先に説明したように、
第一のドラム１中では約３日の間混合が行われ、第二の
ドラム２中では１２日の間発酵および熟成が行われる。
本発明の装置は連続処理に適しているが、いわゆるバッ
チ処理を行うこともできる。本実施例では連続処理にて
説明する。ここで連続処理とは、原料を１日に１回ある
いは数回ほど供給し、熟成された堆肥をやはり１日に１
回あるいは複数回排出することを意味するものである。

【００２１】第一のドラム１には１日に所定量の原料を
供給するが、それに見合うだけの量（発酵による減量は
考慮する）を第二のドラム２へ移送する。第二のドラム
２へ原料を移送するときは、ます第一のドラム１を前記
した逆回転させることにより、図２に示す大略Ｐ₁Ｑ₁Ｒ
₁で囲まれた半円形の部位にあった第一のドラム１中の
原料は、同図に示す大略Ｑ₁Ｒ₁Ｓ₁で囲まれた半円形の
部位に遍在した状態となる。次に連結フード３内に設け
られたスライドゲート板３２３を下限位置まで下降させ
て、開口部３２４が移送シュート３２１と連通するよう
にする。そうすると原料は開口部３２４から溢出し、移
送シュート３２１を経由して第二のドラム２中に移送さ
れる。そのとき第二のドラム２は正回転させておく。そ
うすると第二のドラム２中の原料は図３に示す大略Ｐ₂
Ｑ₂Ｒ₂で囲まれた半円形のゾーンに遍在した状態となっ
て、仕切板３１２の開口部３２０の位置は空間部となっ
ているため、原料は閉塞する恐れなく第二のドラム２中
へ移送される。

【００２２】次に第二のドラム２から生成された堆肥を
排出するときは、まず第二のドラム２を正回転させる。
そうすると第二のドラム２中の原料は、図５に示す大略
Ｐ₃Ｑ₃Ｒ₃で囲まれた半円形のゾーンに遍在した状態に
なり、開口部５１４と接する状態になる。次いでシリン
ダ５１９を下限まで延伸させることにより排出フード５
内に設けられたスライドゲート板５１７を下限まで下降
させると、仕切板５１１の開口部５１４がスライドゲー
ト板５１７の開口部５１６と連通して、第二のドラム２
内の堆肥が排出フード５内に排出される。しかる後に、
堆肥はスクリューコンベア７で所定の場所へ搬送され
る。

【００２３】次に本装置で原料を堆肥化する過程につい
て具体的に説明する。本発明における原料は、有機物を
多量に含有した廃棄物である家庭雑芥、産業廃棄物の一
部、農業廃棄物、湖沼の水草、し尿および下水汚泥など
である。これらの原料は、装置への供給や発酵分解が容
易になるよう、例えば２軸式せん断機で５０ｍｍ以下に
破砕し、し尿および下水汚泥など含水率が７５〜８０％
程度で粘着性があり前述のせん断機で破砕しにくい原料
は、含水率を６０％程度に乾燥させながら直径５〜１０
ｍｍ程度に造粒するなどの前処理を行う。前処理された
すべての原料および供給原料全体の含水率を５０〜６０
％程度に調整するための水分調整材は、第一のドラム１
への供給の開始と終了が同時になるように、それぞれの
原料の供給は連続且つ定量的に行う。水分調整材は第二
のドラム２から排出される堆肥などの含水率の低いもの
を利用する。発酵菌の供給は、水分調整材として用いる
第二のドラム２から排出される堆肥の中に発酵菌が多量
に存在するため、あらためて供給する必要はない。第一
のドラム１は、原料を供給されている間、回転速度０．
５ｒｐｍで１分間の正回転と２分間の停止を繰り返し、
供給された原料の混合を行い、供給終了後は停止する。
次いで連結フード３内のスライドゲート板３２３を滑動
させ、開口部を連通させて第一のドラム１を逆回転し、
第二のドラム２を正回転させて第一のドラム１中で混合
された原料を移送シュート３２１を介して第二のドラム
２に移送し発酵させる。第二のドラム２に滞留し発酵さ
せる全量の容積は、撹拌の効果と空気の流通を考慮し
て、第二のドラム２の内容積２５．１ｍ³の４０％を限
度とする。毎日、第一のドラム１に原料の供給を行い、
１５日後に第二のドラム２より堆肥を排出させるために
必要な原料の１日あたりの供給量は、上記の限度容積を
第二のドラムの滞留日数（１２日）で除した値（７７０
ｋｇ／日）になる。なお第一のドラム１の内容積は６．
３ｍ³である。しかる後、排出フード５内のスライドゲ
ート板５１７を滑動させ、開口部を連通させて第二のド
ラム２を正回転させることにより堆肥が排出フード５内
に排出される。得られた堆肥は約３００ｋｇ／日で、そ
の含水率は４０％以下であり、安定して貯蔵することが
可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上に記述の如く、本発明によれば、複
数の回転ドラムを特定の構造を有する移送シュートで連
結すると共に後段側の回転ドラムの内容量を前段側の回
転ドラムの内容量よりも大きくしたので、有機性廃棄物
を効率よく堆肥化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る堆肥化装置の全体概略
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図である。

【図４】図２のＣ−Ｃ矢視図である。

【図５】図１のＤ−Ｄ矢視図である。

【図６】図５のＥ−Ｅ矢視図である。

【図７】図１のＧ−Ｇ矢視図である。

【図８】図７のＨ−Ｈ矢視図である。

【符号の説明】

１ 第一のドラム、２ 第二のドラム、３ 連結フー
ド、４ 供給フード、５排出フード、３２１ 移送シュ
ート

フロントページの続き 審査官 安藤 達也 (56)参考文献 特開 平８−208363（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−1383（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−297988（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−276824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−134073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−85975（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−150135（ＪＰ，Ａ) 特公 昭36−18464（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭42−8899（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭27−3175（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C05B 1/00 - 5/00 B09B 1/00 - 5/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 独立して回転可能で且つ独立して給排気
   可能な、主として原料の混合を行う第一の回転ドラムお
   よび第一の回転ドラムの内容量よりも大なる内容量を有
   し混合された原料の発酵を行う第二の回転ドラムと、こ
   れらの回転ドラムと気密的に係合する連結フードとを有
   し、前記各々の回転ドラムを前記連結フードを介して直
   列に配置し、 前記連結部フード内に、隣接する回転ドラムどうしを連
   通するように移送シュートを設け、該移送シュートの前
   段の回転ドラム側の開口部は該回転ドラムが逆回転する
   ときに回転ドラム内の有機性廃棄物に臨み、かつ正回転
   するときに空間部に臨む部位に形成し、後段の回転ドラ
   ム側の開口部は前記開口部より低い位置であり、かつ該
   回転ドラムが正回転するときに空間部に臨む部位に形成
   したことを特徴とする有機性廃棄物の堆肥化装置。
2. 【請求項２】 独立して回転可能で且つ独立して給排気
   可能な、主として原料の混合を行う第一の回転ドラムお
   よび第一の回転ドラムの内容量よりも大なる内容量を有
   し混合された原料の発酵を行う第二の回転ドラムと、こ
   れらの回転ドラムと気密的に係合する連結フードとを有
   し、前記各々の回転ドラムを前記連結フードを介して直
   列に配置し、 前記連結部フード内に、隣接する回転ドラムどうしを連
   通するように移送シュートを設け、該移送シュートの第
   一の回転ドラム側の開口部は該回転ドラムの水平中心軸
   の上側でかつ垂直中心軸の正回転方向側に形成し、第二
   の回転ドラム側の開口部は該回転ドラムの水平中心軸の
   下側でかつ垂直中心軸の逆回転方向側に形成したことを
   特徴とする有機性廃棄物の堆肥化装置。