JP3681724B2

JP3681724B2 - 有機性廃棄物の再資源化処理方法

Info

Publication number: JP3681724B2
Application number: JP2002376268A
Authority: JP
Inventors: 保雄高橋; ラジナイ−ルアル−ン; 晋三輪
Original assignee: キヨモトバイオ株式会社
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004202413A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生ごみ等の食品残渣や魚のアラ等の海産廃棄物等のいわゆる有機性廃棄物の処理に関し、短時間で有機肥料及び土壌改良材に再資源化する処理方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００２−８６１０６号公報
【特許文献２】
特開平０５−１５５６８１号公報
【特許文献３】
特開２００１−３４７２４９号公報
【０００３】
従来、生ごみ等の有機性廃棄物を処理する装置として、微生物を用いた消滅型処理装置、単純な乾燥機及び微生物を用いた発酵処理装置等が知られている。微生物を用いた消滅型処理装置は、有機物を水と炭酸ガスに分解することが特徴であり、家庭の生ごみ処理機として用いられている。しかし、有機物中の窒素はアンモニアやアミンとなって放出されることが多く、臭気の問題が指摘されている。又、減容化が主目的であり、再資源化が目的ではない。かかる方法に関し、特許文献１（特開２００２−８６１０６号公報）では臭気抑制のために、コ−ヒ−粕、蛭石焼成粉末等より構成される資材を生ごみに混ぜて分解処理する方法を提案しているが、この資材の製造コストが掛かる。
【０００４】
乾燥機で乾燥された有機性廃棄物は、畑等に散布され水を含むと腐敗が始まるので二次処理が必要である。又、減容化が主目的であり、再資源化が目的ではない。特許文献２（特開Ｈ０５−１５５６８１号公報）で提案されている乾燥機は、処理装置の中に熱風を循環して加熱するので蒸気の凝縮熱伝達に比較して熱伝達効率が低く、又、攪拌軸内には加熱手段が無いために、乾燥するのに時間が掛かる。
【０００５】
微生物を用いた再資源化処理装置として、本出願人が提案した特許文献３（特開２００１−３４７２４９号公報）がある。即ち、内部に蒸気の通路を有した攪拌手段を設け、周囲に蒸気ジャケットを備えた横型加熱処理装置に、該有機性廃棄物及び高温耐熱性菌を投入し、該処理装置に蒸気を供給して所定の温度に加熱し、発酵処理して有機性廃棄物を有益な資源に変換する装置である。この装置では、微生物を増殖して投入する必要があるので、その分の処理コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
有機性廃棄物を有機肥料及び土壌改良材として利用する主な目的は、三つある。一つ目は、従来の化学肥料及び農薬で疲弊した土壌を活性化させ、作物の根毛を増やして栄養分の吸収機能を増大させることである。二つ目は、作物の根の表面及び周囲に作物と共生関係、即ち役目が終わって脱落した根の表面を餌とした微生物が排出する有用な代謝物を根が吸収するような、有用な微生物相を形成させること。そして三つ目は、抗菌物質を産出してフザリウム等の植物病原菌の繁殖を防ぐ機能を有する微生物相を根の表面及び周囲に形成させることである。
【０００７】
一方で、２１世紀は地球温暖化対策及び循環型社会の構築が主要課題である。今までの再資源化は金属類、合成樹脂類及び紙類が主な対象物であった。有機性廃棄物の再資源化は今から本格的に取り組むべき課題である。従来の有機性廃棄物の処理装置は、減容化を主体としたものが多く、上記のような再資源化を主な目的としている処理方法は少ない。
【０００８】
本発明は、有機性廃棄物を低コストで処理して上記のような有効な有機肥料及び土壌改良材に再資源化するための方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は上記の問題点を解決するため、該横型加熱処理装置を用いて生ごみ等の食品残渣や魚のアラ等の海産廃棄物等の有機性廃棄物に米ぬかを混ぜて、加熱処理後乾燥した処理物を土壌に散布し浅耕すると、短期間で土壌中に白色の糸状菌が繁殖し、３週間余りで土壌は団粒構造化した。この結果をヒントに、本発明者らは鋭意研究した結果、有機性廃棄物を、土壌の団粒構造化に極めて有効な有機肥料及び土壌改良材として再資源化する低コストで簡単な方法を開発した。
【００１０】
すなわち本発明は、請求項１に記載のように有機性廃棄物に米ぬかを混合して平均含水率が３５％から７０％、好ましくは４３％から５７％の範囲になるように調整し、該混合物の平均温度が３５℃から７０℃、好ましくは４０℃から５５℃の範囲になるまで強制的に攪拌加熱する調整及び昇温工程と、次に同温度範囲内で時々攪拌しながら有機物を低分子化する分解工程と、次に外気を入れて攪拌しながら該混合物の平均温度が８０℃から１１０℃、好ましくは８５℃から１００℃の範囲になるように加熱して水分を含んだ内部の空気を外部に排気し、該混合物の平均含水率を２０％以下、好ましくは１２％以下となるように乾燥する乾燥工程の手順で処理するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
そして得られた処理物中には、タンパク質が低分子化したペプチド、アミノ酸及び炭水化物が低分子化した糖類が豊富に含まれる。更に、米ぬか中に存在している菌に関しては、有用な耐熱性の微生物群が高温で芽胞化して残る一方、雑菌及び病原菌は乾燥工程で死滅する。この処理物を土壌に散布し浅耕すると、短期間で白色の糸状菌が繁殖し、暫く後に土壌は団粒構造化する。平均含水率の調整には米ぬかを用いるが乾燥分級後の処理物を一部米ぬかの代わりに用いても同様の結果が得られる。
【００１２】
また請求項２に記載の処理方法は、内部に蒸気の通路を有した攪拌軸４と周囲に蒸気ジャケット３を備えた加熱処理装置２に有機性廃棄物と米ぬかを投入して請求項１に記載の手順で処理するようにしたことを特徴としている。
【００１３】
更に、ランニングコストを削減する手段として、請求項２に記載の加熱処理装置２を焼却炉２３に隣接して設置し、該処理装置２からの排ガスを熱交換型加熱機２８で更に加熱して外気３４と共に焼却炉本体２４の燃焼用空気として使用するようにした。
【００１４】
また焼却炉本体２４の燃焼ガス排気ダクト３０の途中に配備したボイラ２５で発生する蒸気を熱交換型加熱機２８に送って排ガスの加熱用に用いる一方、減圧して加熱処理装置２の蒸気ジャケット３及び攪拌軸４の中空部９へ供給して混合物を加熱するようにした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例により説明する。図１は本発明に係る有機性廃棄物の再資源化処理装置の一実施例を示す概念図、図２は本発明に係る有機性廃棄物の再資源化処理装置と焼却炉との融合システムの一実施例を示す概念構成図である。
【００１６】
【実施例１】
図１において、２は横置きタイプの円筒形の再資源化処理装置で、該装置２の上部には生ごみ等の食品残渣や魚のアラ等の海産廃棄物等の有機性廃棄物及び米ぬかの投入口１が設けられている。該処理機本体２の外周部には、その全域に亘って装置全体を加熱する蒸気ジャケット３が付設されている。上記ジャケット３には、図示しない蒸気ボイラからの蒸気配管１６を介して加熱用の高温蒸気が供給されている。この蒸気ジャケット３により処理機本体２の外周部に所用温度の高温蒸気を供給することで、特に処理機装置２内の有機廃棄物の温度を一定値に速やかに設定調整できるようになっている。蒸気ジャケット３の下部にはドレンに繋がる蒸気排出配管１７が取り付けられている。
【００１７】
該処理装置２内部には先端が閉じられた保護管１２に温度検出器１３が挿入され、該検出器１３の値が設定された温度になるように、温度制御装置１４の指示により調節弁１５の開度が変化し、加熱用高温蒸気の流量が変わる。
【００１８】
処理装置２の内部には、一対の軸シール５及び軸受６を介して水平方向に延びる中空構造の攪拌軸４が正逆回転可能に設けられている。攪拌軸４には、複数枚の攪拌羽根１１が等間隔おきに設けられている。攪拌軸４の中空部９は蒸気供給通路となっており加熱ボイラからの蒸気配管１６を介して、加熱用の高温蒸気が供給されている。この攪拌軸４の中空部９に加熱された蒸気を送り込むことにより、特に処理機本体２内の中央部（軸周り部）の有機廃棄物の温度を一定値に速やかに設定調整できるようになっている。そして攪拌軸の中空部９から周方向にと各突出して攪拌羽１１に連結する接続パイプ１０もまた攪拌羽根１１の周辺部の有機廃棄物の加熱に役立っている。そしてこの攪拌軸中空部９及び蒸気ジャケット３の端部がそれぞれ装置本体下部に配されたドレン用の配管１７に繋がっている。
【００１９】
７は、攪拌軸４の一側端部に設けられたチェーンスプロケットで駆動チェーン８を駆動運転することで攪拌軸４を正逆両方向に適宜回転させることができるようになっている。また処理された有機廃棄物は攪拌羽１１の一定方向回転により本体装置２の左側端下方に配した排出口２２より排出されるようになっている。
【００２０】
そして本装置による処理プロセスは以下のように行われる。先ず加熱処理装置２の上部に付設された投入口1から予め含水率が判っている有機性廃棄物を計量し投入する。そして混合物の平均含水率が３５％から７０％、好ましくは４３％から５７％の範囲になるように米ぬかを計量し投入する。そして、装置本体内に配設された温度検出器１３の温度が３５℃から７０℃、好ましくは４０℃から５５℃の範囲の予め設定された温度になるまで加熱し発生する蒸気を蒸気ジャケット３及び攪拌軸４の中空部９に送り込み混合物を加熱する。この間は、攪拌軸4が正転及び逆転を繰り返す。（調整・昇温工程）。次に予め設定された時間中、同温度範囲内となるように温度制御器１４により調節弁１５の開度を制御して加熱蒸気を蒸気ジャケット３及び攪拌軸４の中空部９に送り込み設定されたインタ−バルで攪拌軸４を所定の回数だけ正転及び逆転を繰り返しながら有機物を分解する（分解工程）。その後予め設定された時間中、温度検出器１３の温度が８０℃から１１０℃、好ましくは８５℃から１００℃の範囲の予め設定された温度になるように温度制御器１４により調節弁１５の開度を制御して加熱蒸気の温度コントロールを行う。この間、攪拌軸４を連続的に正転及び逆転を繰り返す。一方、自動弁２１を開いて配管２０から外気を取り入れ加熱処理装置２内に送り込み混合物の平均含水率が２０％以下となるように乾燥する（乾燥工程）。そして最終的に、攪拌軸４を一定方向に回転して、加熱処理装置２の下部に配設された排出口２２から処理物を排出する。また処理装置内部の水分を含んだ内部の排ガスを排気口１８から排気ファン１９により外部に排出する。
【００２１】
図１の装置において、内容量が１０００リットルの該処理機を用いて、生ごみの再資源化処理を行った。1回の処理量を表１のような構成でおこなった。生ごみは予め分別し、生分解性プラスチック袋に入れて投入した。加熱温度を４５℃に、乾燥温度を９５℃に設定した。用いた蒸気の発生源の圧力は７barであった。加熱処理時間を５時間とし、４０分ごとに３分間、攪拌装置を正転及び逆転した。乾燥処理時間は６時間とした。排出口２２から排出された処理物を分級した結果、表２に示す粉末状の処理物が得られた。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
本装置を用いて有機廃棄物を処理して粉末状となった処理物を、１０ａ当り６００ｋｇ土壌に散布し、深さ約１０ｃｍ耕運した。４日後、白色の菌が大発生した。３週間後には見た目には菌の発生は無く、土壌はふかふかの団粒構造状態となった。上記の団粒構造化した土壌で野菜を栽培すると単位面積あたりの野菜の収量が増え、同時に農薬の葉面散布回数も減った。又、処理物中に含まれている胞子化している微生物を生菌に戻し希釈して標準寒天培地を用いて培養しシャ−レ上に出現したコロニ−を計測した。コロニ−の菌種の同定は16SrRNA遺伝子の塩基配列に基づいて行った。その結果、植物病原菌を抑制することが知られているBacillus subtilis（枯草菌）が相当量存在していることが判った
【００２５】
【実施例２】
該有機性廃棄物の再資源化処理装置と焼却炉との融合システムの実施例を図２に示す。図２において、前記再資源化処理装置を家庭から排出される生ゴミ、紙・木屑、布屑など可燃物を焼却する一般廃棄物焼却炉２３に隣接して設置し、加熱処理装置２からの排ガスを排気ファン１９を用いて熱交換型加熱機２８に送り込み、更に加熱してダクト３３及び送風機２７を介して外気３４と共に焼却炉本体２４へ送り込み燃焼用空気として使用する。焼却炉本体２４の中で一般廃棄物が燃焼する際、加熱処理装置２からの排ガス中に含まれている悪臭成分は熱分解し気化されて燃焼ガスの排気ダクト３０、３１を経由して煙突２６より排気される。
【００２６】
また、ボイラ−２５で発生する１２barの圧力の蒸気はダクト３２を経由して熱交換型加熱機２８の加熱源として用いる一方、減圧弁２９を用いて７barの圧力に減圧して加熱処理装置２の蒸気ジャケット３及び攪拌軸４の中空部９へ供給して混合物を加熱するようにする。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明による有機性廃棄物の再資源化方法は、以下の優れた効果がある。
（１）生ごみ等の食品残渣や魚のアラ等の海産廃棄物等の有機性廃棄物に米ぬかを混ぜ、含水率を調整し、加熱・乾燥するだけで、有機質は低分子化し、得られた処理物は土壌中の微生物の餌となって土壌の団粒構造化が進む。その結果、減農薬減化学肥料野菜を栽培することができる。即ち、有機性廃棄物の再資源化による循環型社会への貢献及び従来の農薬・化学肥料を削減することにより環境保全型農業に多いに貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機性廃棄物の再資源化処理方法に用いる装置の一実施例を示す概念概念図である。
【図２】本発明に係る有機性廃棄物の再資源化処理装置と焼却炉との融合システムの一実施例を示す概念構成図である。
【符号の説明】
１原料投入口
２加熱処理装置
３蒸気ジャケット（第１の蒸気加熱部）
４攪拌軸
５軸シ−ル
６軸受
７チェ−ンスプロケット
８駆動用チェ−ン
９中空部（第２の蒸気加熱部）
１０接続パイプ
１１攪拌羽根
１２保護管
１３温度検出器
１４温度制御装置
１５調節弁
１６蒸気配管
１７蒸気ドレン排出配管
１８排ガス排出口
１９排気ファン
２０外気供給配管
２１自動弁
２２処理物排出口
２３焼却炉
２４焼却炉本体
２５ボイラ
２６煙突
２７送風用ブロア
２８排ガス加熱用熱交換器
２９蒸気減圧弁
３０ダクト
３１排気ダクト
３２高圧蒸気配管
３３ダクト
３４外気

Claims

有機性廃棄物に米ぬかを混合して平均含水率が３５％から７０％の範囲になるように調整し、該混合物の平均温度が３５℃から７０℃の範囲になるまで強制的に攪拌加熱する調整及び昇温工程と、次に同温度範囲内で時々攪拌しながら有機物を低分子化する分解工程と、次に外気を入れて攪拌しながら該混合物の平均温度が８０℃から１１０℃の範囲になるように加熱して水分を含んだ内部の空気を外部に排気し、該混合物の平均含水率を２０％以下となるように乾燥する乾燥工程の手順で処理するようにしたことを特徴とする有機性廃棄物の再資源化処理方法。
内部に蒸気の通路を有した攪拌軸（４）と周囲に蒸気ジャケット（３）を備えた加熱処理装置（２）に有機性廃棄物と米ぬかを投入して請求項１記載の手順で処理するようにしたことを特徴とする有機性廃棄物の再資源化処理方法。