JP4000964B2

JP4000964B2 - コンポスト様物の製造装置

Info

Publication number: JP4000964B2
Application number: JP2002260226A
Authority: JP
Inventors: 謙介松井
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: JP2004099341A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物を処理して熟成コンポストに類似した悪臭の無い製品を短時間で製造する装置に係り、詳しくは、竪型で加熱効率の高い連続処理型のコンポスト様物の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生物処理汚泥や生ごみ等の有機性廃棄物の処理方法としては、コンポスト化処理法、乾燥処理法、炭化処理法がある。
【０００３】
コンポスト化処理法は、有機性廃棄物を醗酵させる方法であり、得られた熟成コンポストは、臭気成分が分解されているが有機物は安定化されて十分残留しており、取り扱い性に優れた肥料となる。しかしながら、このような熟成コンポストを得るには、数十日〜百数十日もの長期間の醗酵が必要である。
【０００４】
これに対して、熱風等による乾燥装置で有機性廃棄物を加熱乾燥し、有機性廃棄物中の水分を蒸発除去して水分量３０〜０％の乾燥品を得る乾燥処理法や、炭化装置で有機性廃棄物を加熱乾留し、有機性廃棄物中の水分を完全に蒸発させた後も加熱を続け、２００〜９００℃という高温を維持することにより、有機物を炭化分解する炭化処理法は、短期間に処理が可能である。
【０００５】
しかし、有機性廃棄物の乾燥品は、水分が単に蒸発しただけであり、原料が生ゴミである場合には比較的良好な性状の製品が得られるが、排水や廃棄物の生物処理から生じる汚泥を原料とした場合は、製品にはまだ安定化されていない有機物や臭気成分が残っている。このため、熟成コンポストと比較すると明らかに臭気や取り扱い性等の面で劣り、農地還元する場合などに問題が残る。
【０００６】
これに対して、炭化により得られた製品では、悪臭は残らないものの、有機物は炭化分解してしまうために、土壌改良材にはなっても有機肥料的意義は無い。しかも、減量率が大きいために、原料中の塩が濃縮し、処理品中の塩濃度が高くなってしまうという問題点もある。更に、加熱コストや処理時間の面でも不利である。
【０００７】
このような問題点を解決し、有機性廃棄物から熟成コンポストに類似した悪臭の無い製品を比較的低い処理温度と短い時間で低コストにて効率的に製造する技術として、特開２００１−１３０９９０には、有機性廃棄物を加熱乾燥した後、１００〜２００℃で熱処理して熟成コンポスト様物を製造する方法及び装置が提案された。
【０００８】
この方法及び装置であれば、有機性廃棄物を加熱乾燥し、１００〜２００℃という比較的低い温度での加熱を継続することにより、１０〜２０時間程度の短時間の処理で、悪臭がなく、しかも有機肥料分も十分に残留している上に塩分もさほど高くなく、有機肥料として有効な熟成コンポスト類似の製品を得ることができる。
【０００９】
通常の生ゴミなどを原料としたコンポストは微生物により有機物の分解が行われた（即ち、醗酵）結果得られるもので、有機物が安定化している。従って、土壌に投入されたときの分解速度が遅く、それゆえ急激に分解されて酸素欠乏状態を招くことがない。また、臭気成分も除去されており悪臭も殆どない。しかし、コンポスト化処理法では、微生物の働き（醗酵）により有機物を安定化させ、臭気成分を除去するため、製造に長期間を要する。
【００１０】
これに対して、特開２００１−１３０９９０で製造されるコンポスト様物は、乾燥後の加熱分解で、コンポスト化処理法で得られる熟成コンポストと同様に臭気成分がなく、有機物が安定化した物質とされたものであり、特開２００１−１３０９９０の方法及び装置によれば、有機性廃棄物を原料として、加熱乾燥し、その後熱処理して熱変成させることにより、醗酵過程を経ずに熟成コンポストと類似の有機性肥料を比較的低温の処理で、短時間（１日弱）で得ることができる。
【００１１】
特開２００１−１３０９９０等に開示される従来のコンポスト様物の製造装置は、横円筒型の加熱容器に原料（有機性廃棄物）を投入して加熱乾燥し、更に熱処理し、得られた製品（熟成コンポスト様物）を排出するバッチ処理型の装置である。このコンポスト様物の製造装置において、加熱を直接加熱方式で行うと発火の恐れがあることから、一般的には、加熱容器の周囲にジャケットを設け、ジャケット内に熱媒油を循環させて加熱する間接加熱方式が採用されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
バッチ処理型の従来のコンポスト様物の製造装置では、処理の連続性が損なわれる上に、原料（有機性廃棄物）の貯留ホッパーや製品（熟成コンポスト様物）の貯留ホッパーを大きくする必要がある。また、乾燥工程と、その後の熱処理工程では、排ガス量や排ガス成分が全く異なるため、どちらの工程の排ガスにも対応し得る排ガス処理装置が必要となるが、バッチ処理型の装置では、この排ガス処理装置も大きくする必要がある。このように、バッチ処理型の装置では、処理の連続性が損われ、処理効率が低い上に、周辺設備が大型化するため、工業的、経済的に不利である。
【００１３】
また、横円筒型の加熱容器の外周にジャケットを設けた従来の装置では、容器の容量を増やして、１回の処理量を増やそうとすると、容器容量の増大に見合うように、加熱のための伝熱面を確保することができない。即ち、容器の容量は３次元的に大きくなるのに対して、容器外周のジャケットによる伝熱面は２次元的にしか大きくすることができず、従って、伝熱面積当たりの被処理物量が多くなるために、伝熱効率が悪い。また、このように、伝熱面積当たりの被処理物量が多いと、得られる熟成コンポスト様物の造粒性も悪くなり、製品が造粒せずに粉塵化し、取り扱い性、品質の劣るものとなるという問題もある。
【００１４】
このようなことから、従来の装置では、加熱容器を過度に大容量化することなく、処理すべき有機性廃棄物量が多い場合には、装置を複数台並列配置することにより対応しており、このために、製造コストが高くなると共に、広い装置設置面積が必要とされていた。
【００１５】
本発明は上記従来の問題点を解決し、有機性廃棄物を処理して熟成コンポストに類似した悪臭の無い製品を短時間で製造する装置であって、連続処理が可能であると共に、広い伝熱面積を確保することができ、そのため、装置のコンパクト化が可能なコンポスト様物の製造装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンポスト様物の製造装置は、上部に有機性廃棄物の投入口が設けられ、下部に加熱処理物の排出口が設けられた竪型の容器と、該容器内にスパイラル状に設けられた、該容器内の被処理物を加熱するための伝熱盤とを備えてなり、該投入口から投入された有機性廃棄物を、該伝熱盤上の傾斜面を転落して滑り落ちる間に、連続的に加熱乾燥し、更に１００〜２００℃で加熱処理することを特徴とする。
【００１７】
本発明のコンポスト用物の製造装置では、容器の投入口から連続的に投入された有機性廃棄物は、容器の投入口から排出口に移動される過程で伝熱盤により加熱乾燥されて、徐々に水分を蒸発させる。水分を完全蒸発させた後も加熱を行うことにより、容器内の被処理物の温度は１００〜２００℃に徐々に上昇し、有機物の熱変成が起こり、得られた熟成コンポスト様物は、排出口から連続的に取り出される。
【００１８】
本発明において、この容器内の被処理物を加熱するための伝熱盤は、容器内にスパイラル状に設けられているため、広い伝熱面積を確保することができ、伝熱効率、加熱効率が高く、しかも、造粒性も良好である。このため、本発明の装置では、加熱容器の容量を大きくすることが可能であり、竪型容器の容量を大きくすることで装置のコンパクト化、装置設置面積当たりの生産量の増大を図ることができる。
【００１９】
一般に、従来の外周ジャケット式の横円筒型装置では、製品の生産量として最大４ｔ／日程度の規模であるが、本発明によれば、生産量１００ｔ／日以上の規模の装置を実現することもできる。
【００２０】
ところで、原料を連続的に投入し、製品を連続的に取り出す連続式の装置では、加熱により有機性廃棄物を乾燥させた後、更に加熱を行って有機性廃棄物を熱変成させることにより有機物を十分に安定化させ、悪臭のない高品質の製品を確実に得ることが困難である。
【００２１】
従って、本発明の装置においては、容器内の排出口付近に温度検知器を設け、この有機物の熱変成の状況を、温度検知器による測定温度で判断し、温度制御手段でこの測定温度が所定の温度となるように制御することが好ましく、これにより、被処理物中の有機物を確実に熱変成させて、排出口から悪臭のない安定した品質の熟成コンポスト様物を製品として連続的に取り出すことができるようになる。
【００２２】
この温度制御手段としては、例えば、
▲１▼ 容器への有機性廃棄物の供給速度を制御する手段
▲２▼ 容器内の被処理物の移送速度（滞留時間）を制御する手段
▲３▼ 加熱手段の加熱温度を制御する手段
などを用いることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明のコンポスト様物の製造装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
図１は参考例に係るコンポスト様物の製造装置を示す断面図、図２は本発明のコンポスト様物の製造装置の実施の形態を示す断面図である。
【００２５】
図１において、１は竪型円筒形の加熱容器であり、上部に原料（有機性廃棄物）の投入口２、下部に製品（熟成コンポスト様物）の排出口３がそれぞれ設けられている。容器１の内部には、伝熱盤４（４Ａ〜４Ｆ）が多段（図１においては６段）設けられている。この伝熱盤４（４Ａ〜４Ｆ）は、いずれも内部が中空盤状であり、熱媒油ボイラ５で加熱された熱媒油が伝熱盤４Ａから、伝熱盤４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆへ順次流れた後、熱媒油ボイラ５に循環するように構成されている。各伝熱盤４Ａ〜４Ｆ及び容器１の底面１Ｇの上方には、被処理物を撹拌すると共に移動させるためのレーキ６（６Ａ〜６Ｇ）が設けられている。７はレーキ６（６Ａ〜６Ｇ）の回転軸であり、モータ７Ｍにより回転駆動される。
【００２６】
また、伝熱盤４Ａ〜４Ｆのうち、伝熱盤４Ａ，４Ｃ，４Ｅは、中心部に開孔４ａを有する環状であり、４Ｂ，４Ｄ，４Ｆは容器１の内壁との間に隙間４ｂが形成される小円盤状である。そして、レーキ６の回転軸７は、伝熱盤４Ａ，４Ｃ，４Ｅの開孔４ａ及び伝熱盤４Ｂ，４Ｄ，４Ｆの中心を貫通して容器１の底面１Ｇに達するように設けられている。このため、投入口２から投入された原料は、各伝熱盤４Ａ〜４Ｆ上のレーキ６Ａ〜６Ｆ及び容器１Ｇ底面上のレーキ６Ｇにより撹拌、流動されることにより、伝熱盤４Ａの開孔４ａ、伝熱盤４Ｂと容器内壁との隙間４ｂ、伝熱盤４Ｃの開孔４ａ、伝熱盤４Ｄと容器内壁との隙間４ｂ、伝熱盤４Ｅの開孔４ａ、伝熱盤４Ｆと容器内壁との隙間４ｂを順次通過して、容器１の底面１Ｇの排出口３から排出される。
【００２７】
原料は原料ホッパー８からコンベア９で搬送され、容器１の投入口２から容器１内に投入される。９Ｍはコンベア９の駆動用モータである。また、容器１内で乾燥及び熱処理され、排出口３から排出された処理物（製品、即ち熟成コンポスト様物）は、排出コンベア１０により排出される。
【００２８】
容器１内の排出口３の近傍には、温度検知器１１が設けられている。この温度検知器１１の測定値は、制御器１２に入力され、制御器１２では、この測定結果に基いて、熱媒油ボイラ５の運転条件（熱媒油の加熱温度、即ち容器１内の被処理物の加熱温度）、コンベア９のモータ９Ｍの回転数（容器１内への原料の供給速度）、又はレーキ６の回転用モータ７Ｍの回転数（容器１内の被処理物の移送速度、即ち滞留時間）を制御する。
【００２９】
なお、１３は、容器１内のガスを排出するためのガス排出口であり、ブロワが設けられている。そして、容器１の下部の図示しない空気導入口から外部空気が導入され、ガス排出口１３から排ガスが排出される。この排ガスは水分と悪臭成分を含むものであり、湿式洗浄、燃焼脱臭、活性炭脱臭、薬洗脱臭、生物脱臭等の排ガス処理装置へ送給されて処理される。
【００３０】
この装置では、原料ホッパー８内の原料（有機性廃棄物）は、コンベア９で移送されて容器１の投入口２から連続的に投入される。容器１内に投入された原料は、まず、最上段の伝熱盤４Ａ上でレーキ６Ａにより撹拌、流動され、この伝熱盤４Ａ内を流通する熱媒油により間接加熱されると共に造粒され、徐々に伝熱盤４Ａの中心開孔４ａから第２段目の伝熱盤４Ｂ上に落下する。伝熱盤４Ｂ上に落下した被処理物も、同様にレーキ６Ｂで撹拌、流動され、この伝熱盤４Ｂ内を流通する熱媒油により間接加熱されると共に造粒され、徐々に伝熱盤４Ｂと容器１の内壁との隙間４ｂから第３段目の伝熱盤４Ｃ上に落下する。このように、容器１内の被処理物は、伝熱盤上で撹拌、流動され、順次下の段の伝熱盤上に落下移動する間に、各伝熱盤上で間接加熱されると共に造粒される。そして、このような容器１内の加熱処理により、有機性廃棄物中の水分が蒸発して乾燥され、乾燥後も更に１００〜２００℃で加熱されることにより、有機性廃棄物中の臭気成分は揮散又は分解し、有機物は熱変成を受けて悪臭のない熟成コンポスト様物が得られる。得られた熟成コンポスト様物は、伝熱盤４Ｆから容器１の底部１Ｇ上に落下し、レーキ６Ｇで撹拌、流動されて排出口３から連続的に搬出され、コンベア１０により排出される。
【００３１】
前述の如く、有機性廃棄物を加熱すると、まず、有機性廃棄物中の水分が蒸発して有機性廃棄物が乾燥される。この乾燥処理工程で水分が蒸発する過程において、有機性廃棄物に水分が残留している間は、被処理物である有機性廃棄物の温度は１００℃未満であるが、水分が完全に蒸発除去された後も加熱を継続すると、被処理物の温度は１００℃以上に上昇する。この後、更に加熱を継続すると温度の上昇に伴って臭気成分の除去や有機物の分解が進み、臭気の殆どない熟成コンポスト様物を得ることができる。
【００３２】
なお、この後加熱処理が完了するときの被処理物温度は原料の性状や要求される臭気成分濃度などの製品品質のレベルにも依るが、被処理物の温度が１１０〜２００℃、特に１５０〜２００℃になった時点とするのが好ましい。この温度範囲であれば、水分は完全に蒸発除去され、臭気成分も揮散、分解される一方で、良好な熟成コンポスト様物を得ることができる。
【００３３】
従って、図１の装置では、容器１の排出口３の近傍に温度検知器１１を設け、この温度検知器１１の測定温度、即ち排出される被処理物の温度が熱処理の終了を示す所定の温度、好ましくは１１０〜２００℃、より好ましくは１５０〜２００℃となるように、制御器１２により次の▲１▼〜▲３▼の制御を行う。
【００３４】
▲１▼ 原料の搬送コンベア９の駆動モータ９Ｍの回転数を制御するなどして、容器１への原料の供給速度を制御する。
▲２▼ レーキ６の回転軸の駆動モータ７Ｍの回転数を制御するなどして、容器１内の被処理物の移送速度、即ち被処理物の容器内滞留時間を制御する。
▲３▼ 熱媒油ボイラ５の加熱温度を制御するなどして、容器１内の被処理物の加熱温度を制御する。
上記▲１▼〜▲３▼の制御は、２以上を組み合わせて行っても良い。
【００３５】
このように、容器１の排出口３付近の被処理物の温度を検知して、この温度が熱処理の終了を示す所定の温度となるように、原料の供給速度、容器内の被処理物の移送速度（容器内滞留時間）、加熱温度等を自動制御することにより、熱処理の過不足、即ち、熱処理不足による得られる製品品質の低下、或いは、過熱処理による加熱エネルギーの無駄を防止して、良好な品質の製品を安定かつ確実に得ることができる。
【００３６】
この温度検知器１１としては、特に制限はなく、熱伝対のように被処理物の温度を直接測定する手段、或いは赤外線式温度測定器のように被処理物の温度を間接的に測定する手段等を用いることができる。
【００３７】
また、温度検知器１１は、熱処理の終了を的確に判断するために、排出口の近傍に設けるが、温度検知器１１の設置位置は、図１に示す如く、容器１内に限らず、被処理物の温度が計測できる位置であれば、容器１の外壁であっても良い。温度検知器１１の設置位置は、排出口３に近い方が好ましいが、容器内の被処理物の加熱処理がほぼ終了すると見込まれる位置であっても良い。
【００３８】
なお、図１に示すように熱媒油等による間接加熱を行う場合、媒体油の温度を１００〜３００℃、好ましくは１５０〜２００℃に維持すると、乾燥終了前は１００℃未満の被処理物が乾燥処理完了後は１００〜２００℃に維持され、良好な加熱が行われるため好ましい。
【００３９】
図１の装置によれば、原料を連続的に容器１に投入して容器１内で加熱乾燥、更に１００〜２００℃で熱処理すると共に造粒し、安定した品質の熟成コンポスト様物を製品として連続的に取り出すことができる。
【００４０】
しかも、この加熱処理は、容器１内に多段に設けられた伝熱盤４により複数段階に行うことができ、容器１の容量を大きくしても、被処理物当たりの伝熱面積を十分に確保することができることから、効率的な加熱及び造粒処理を行える。
【００４１】
図１の装置において、多段状に設ける伝熱盤の段数には特に制限はなく、容器の容量に応じて適宜決定すれば良い。また、図１では、伝熱盤を水平に設け、レーキ６により、容器内の被処理物を排出口側へ移動させているが、伝熱盤を水平よりも若干傾斜させて設け、伝熱盤の傾斜面上を被処理物が流下して順次下の伝熱盤上に落下するような構成としても良い。
【００４２】
図２に示す装置は、伝熱盤としてスパイラル状の伝熱盤を設けたものであり、図２において、図１に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００４３】
図２の装置において、容器１内に設けられたスパイラル状の伝熱盤２０は、竪型の容器１の原料投入口の近傍から容器１の下部にまで設けられている。この伝熱盤２０は中空状となっており、内部には熱媒油ボイラ５で加熱された熱媒油が循環するように構成されている。
【００４４】
この装置では、容器１の投入口２から投入された原料（有機性廃棄物）は、スパイラル状の伝熱盤２０の始端から、伝熱盤２０上の傾斜面を転動して滑り落ちる間に、伝熱盤２０内を流れる熱媒油により加熱されると共に造粒され、加熱処理により、乾燥され更に１００〜２００℃で熱処理されることにより製造された熟成コンポスト様物は、容器１の底部１Ｇに達し、この底部１Ｇ上でレーキ６により撹拌移動されて排出口３より製品として排出される。
【００４５】
この装置においても、容器１の排出口の近傍に温度検出器１１が設けられており、この温度検出器１１の測定温度が所定濃度となるように図示しない制御器により、図１の装置と同様に原料の供給速度、容器内の被処理物の移送速度（容器内滞留時間）、熱媒油ボイラの加熱温度が制御することにより、安定した品質の製品を得ることができる。
【００４６】
この装置においても、スパイラル状の伝熱盤２０が竪型の容器１の上下方向に設けられていることにより、容器１の容量を大きくしても、被処理物当たりの伝熱面積を十分に確保することができることから、効率的な加熱及び造粒処理を行える。
【００４７】
なお、図２の装置において、スパイラル状の伝熱盤の傾斜角度には特に制限はなく、容器の容量等に応じて適宜設定される。また、この装置においてもスパイラル状の伝熱盤の上部の被処理物を撹拌する撹拌手段を設けても良い。
【００４８】
このような本発明の装置で処理する有機性廃棄物としては、下水処理汚泥や余剰汚泥、消化汚泥、浄化槽汚泥等、廃水や廃棄物の生物処理工程で生じる生物処理汚泥を脱水処理して得られる汚泥や、生ごみ等を含むものが挙げられ、本発明によれば、このような生物処理汚泥等の有機性廃棄物を加熱乾燥した後熱処理することにより、臭気が殆どなく、有機肥料成分が十分に残留し、塩分もさほど高くはなく、従って、有機肥料として有効利用可能な、取り扱い性に優れた熟成コンポスト様物を、大型の竪型装置により連続生産で得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のコンポスト様物の製造装置であれば、有機性廃棄物を連続的に処理して熟成コンポストに類似した悪臭の無い製品を効率的に製造することができる。しかも、加熱のための伝熱面積を十分に確保することができるため、竪型の加熱容器を容易に大型化させることができ、結果として、装置のコンパクト化、装置設置の面積当たりの生産量の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例に係るコンポスト様物の製造装置を示す断面図である。
【図２】本発明のコンポスト様物の製造装置の他の実施の形態を示す断面図である。

Claims

上部に有機性廃棄物の投入口が設けられ、下部に加熱処理物の排出口が設けられた竪型の容器と、
該容器内にスパイラル状に設けられた、該容器内の被処理物を加熱するための伝熱盤とを備えてなり、
該投入口から投入された有機性廃棄物を、該伝熱盤上の傾斜面を転落して滑り落ちる間に、連続的に加熱乾燥し、更に１００〜２００℃で加熱処理することを特徴とするコンポスト様物の製造装置。
請求項１において、該容器内の排出口付近に温度検知器が設けられていると共に、該温度検知器の測定温度が所定値となるように制御する温度制御手段を備えることを特徴とするコンポスト様物の製造装置。