JP3896634B2 - 有機性廃棄物の堆肥化装置 - Google Patents

Description

【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化装置に関する。
【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されるのが一般的であった。しかし近年において、資源の有効利用が叫ばれており、これらを効率よく、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】
しかし、上記特開平８−２０８３６３号公報には、各々の回転ドラム間での有機性廃棄物の移送は、シュートを設けて行うとの記載はあるが、その具体的な構成までは言及されていない。すなわち複数の回転ドラムを有する堆肥化装置を実用化するための具体的構成が十分検討されていなかった。
【０００４】
従って本発明は、上記装置を更に改良した、実用性の高い有機性廃棄物の堆肥化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】
本発明は、独立して回転可能で且つ独立して給排気可能な複数個の回転ドラムと、この回転ドラムと気密的に係合する連結フードを有し、前記各々の回転ドラムを前記連結部を介して直列に配置した有機性廃棄物の堆肥化装置において、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、前段側の回転ドラムに連通する前記移送シュートの開口部は、前段側回転ドラムが逆回転するときは回転ドラム内に充填された有機性廃棄物と接する部位に有り、正回転するときは空間部と接する部位あるように形成したことを特徴とするものである。
【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５〜１０ｍｍ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で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、各々のガースギヤ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。
【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す図であり、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３１３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、３１５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３１９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３１９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３２２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３１１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２１４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５１４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５１４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４２０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１は主として原料の混合と初期発酵を行うものとし、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７〜１０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。
【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７日〜１０日の間混合および初期発酵が行われ、第二のドラム２中ではやはり７日〜１０日の間後期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。原料の移送は、まず第一のドラム１を前記した逆回転させることにより、図２に示す大略Ｐ₁Ｑ₁Ｒ₁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Ｐ₂Ｑ₂Ｒ₂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１２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５〜１０ｍｍ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排出された堆肥および後述するように第一のドラム１中に相当量の原料が既に滞留しており、そ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と既に滞留している初期発酵に供せられている原料の撹拌および曝気を行い、供給終了後は、停止状態にして発酵させる。
第一のドラム１および第二のドラム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、第一のドラム１および第二のドラム２それぞれの内容積１５．７ｍ³の４０％を限度とする。また毎日、第一のドラム１に原料の供給を行い、１４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、上記の限度容積を日数で除した値（７７０ｋｇ／日）になる。
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中の初期発酵された原料を移送シュート３２１を介して第二のドラム２に移送しそこで後期発酵させる。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

Claims (1)

1. 独立して回転可能で且つ独立して給排気可能な複数個の回転ドラムと、この回転ドラムと気密的に係合する連結フードを有し、前記各々の回転ドラムを前記連結部を介して直列に配置した有機性廃棄物の堆肥化装置において、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、前段側の回転ドラムに連通する前記移送シュートの開口部は、前段側回転ドラムが逆回転するときは回転ドラム内に充填された有機性廃棄物と接する部位に有り、正回転するときは空間部と接する部位にあるよう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。

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