JP4037235B2 - コンポスト化処理装置の運転方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理槽内に配設された撹拌羽根により、被処理物である生物系廃棄物を撹拌させながらコンポスト化処理する装置の運転方法に関するものである。ここで、本発明におけるコンポスト化処理装置の運転方法とは、撹拌羽根を取付けている回転軸(主軸)の回転に関するものである。また、「生物系廃棄物」とは、例えば、一般廃棄物に分類される可燃ゴミ、厨芥、し尿等が挙げられ、天然の動植物自身及びその代謝物、並びにそれらの処理残さ等の生物に由来する有機資材の残さのことをいう。
【0002】
【従来の技術】
生物系廃棄物のコンポスト化処理装置として、上面に生物系廃棄物の投入口が設けられた処理槽と、該処理槽内に回転可能に配設された撹拌羽根と、コンポスト化処理時に前記処理槽内で発生したガスを吸引して回収するためのガス吸引回収装置と、該ガス吸引回収装置で吸引回収されたガスを脱臭するための脱臭装置とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1)。ここで、「コンポスト化」とは、投入口から処理槽内に投入された生物系廃棄物を撹拌羽根により撹拌させながら、微生物の作用によって生化学反応を進行させて、上記生物系廃棄物に含まれる有機物を二酸化炭素と水とに分解して、肥料及び土地改良材として有効な農業用製品であるコンポスト化製品にすることをいう。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−39848号公報
【0004】
従来のコンポスト化処理装置は、その殆どが連続運転であって、微生物の活動が活発な場合においても、被処理物を撹拌させている。このような状態で、被処理物を撹拌させると、微生物の増殖を阻害したり、或いはその細胞を破壊するために、上記生化学反応が害されて、コンポスト化処理の能率が低下する。一方、微生物の活動が不活発な場合には、被処理物を撹拌させて、内部の水分を蒸発させたり、空気(酸素)を供給する必要がある。
【0005】
また、コンポスト化処理における時間に対する二酸化炭素濃度の変化の特性によって、微生物による生化学反応の程度を間接的に知ることができる。即ち、微生物による生化学反応の程度によって、被処理物中の有機物が分解されて発生する二酸化炭素の量が変化するからである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、コンポスト化処理時に発生するガス中の二酸化炭素濃度と連動させて処理装置を断続運転させることにより、コンポスト化処理の効率を高めることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための請求項1の発明は、被処理物を収容する処理槽と、該処理槽内に回転可能に配設された撹拌羽根とを備え、前記処理槽内に投入収容された被処理物を前記撹拌羽根により撹拌させながら、微生物の作用により被処理物をコンポスト化する処理装置において、前記コンポスト化処理時に生ずるガスの二酸化炭素の濃度を連続測定して、被処理物を初期投入又は追加投入して前記処理装置を運転させた後に停止させて、前記微生物の活動の活発化により時間に対する二酸化炭素濃度が上昇して、最初に発生する最大の二酸化炭素濃度に達した後に、当該微生物の活動の鈍化により前記最大の二酸化炭素濃度に対して低下した運転再開濃度に達した場合に、前記処理装置の連転を再開させる追加生ゴミ攪拌運転を行い、その後は、被処理物の追加投入を行うことなく、前記再度の運転を停止させて、前記微生物の活動の活発化により時間に対する二酸化炭素濃度が再度最大まで上昇した後に低下して前記運転再開濃度に達した場合に、前記処理装置の運転を再開させる小単位運転を反復させて断続運転を行うことを特徴としている。
【0008】
一般に、微生物の作用によって生物系廃棄物をコンポスト化処理する場合には、処理時に発生するガスの二酸化炭素濃度の値によって、コンポスト化反応、即ち微生物の活性の程度を知ることができ、この値が高い程、微生物の活性の程度が高く、コンポスト化反応が効率よく行われていることを意味する。そして、被処理物を投入して撹拌した後においては、微生物の働きが活発であるため、発生ガスに含まれる時間に対する二酸化炭素の濃度は上昇して、最大値に達し、以後は、徐々に低下する。時間に対する二酸化炭素濃度が低下していることは、コンポスト化反応が徐々に鈍化していることを意味する。このため、時間に対する二酸化炭素濃度が低下している状態において、その濃度が、前記最大二酸化炭素濃度から、前記基準濃度差に設定値を乗じた値だけ減じられた運転再開濃度に達した場合に、処理装置の運転を再開させて、設定時間後に停止させる。これにより、被処理物が撹拌されて、コンポスト化反応が促進される。
【0009】
このように、請求項1の発明においては、処理装置を連続運転させないで、ガス中の二酸化炭素濃度と連動させて断続運転させることに特徴を有し、発生ガスに含まれる二酸化炭素濃度が、最大二酸化炭素濃度に対して低下した場合に、処理装置の運転を再開させて停止させる操作を繰り返す。即ち、二酸化炭素濃度が運転再開濃度よりも高い場合には、微生物の活動が活発であるため、被処理物を撹拌させることなく、その静止状態を維持した方がコンポスト化処理(醗酵)が促進される。このように、微生物の活動が活発な状態では、被処理物を撹拌させずに、そのままの静止状態にしておくのは、微生物の活動が活発な状態で、被処理物を撹拌させると、微生物の増殖を阻害したり、或いは微生物の細胞自体を破壊するため、微生物の活動を不安定にしてしまい、コンポスト化処理が阻害されるのを避けるためである。
【0010】
このようにして、処理装置を断続運転させると、連続運転させる場合に比較して、コンポスト化処理の能率が高まる(所定のコンポスト化製品を得るのに要する時間が短くなる)。また、処理装置の「断続運転」によって、各部の過熱、装置寿命の低下、ランニングコストの高騰等も防止できる。
【0011】
また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記運転再開濃度は、被処理物の投入後に前記処理装置を運転した後に停止させて、最初に発生する最大の二酸化炭素濃度と、前記運転終了直後の二酸化炭素濃度との差を基準濃度差と定めた場合に、前記基準濃度差に設定値を乗じた値だけ、前記最大の二酸化炭素濃度よりも小さい値であることを特徴としている。
【0012】
請求項2の発明によれば、運転再開濃度の基準として、被処理物の投入後に前記処理装置を運転した後に停止させて、最初に発生する最大の二酸化炭素濃度と、前記運転終了直後の二酸化炭素濃度との差を用いているので、前記設定値に客観性を付与できる。
【0013】
また、請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記設定値は、0.2であることを特徴としている。
【0014】
請求項3の発明によれば、被処理物を最も効率よくコンポスト化処理できると推定される。即ち、前記設定値を0.2よりも小さくして、運転再開濃度を高く設定すると、微生物が活発に活動している最中に、その活動を阻害することになると共に、前記設定値を0.2よりも大きくして、運転再開濃度を低く設定すると、微生物の活発な活動は維持されるが、所定のコンポスト化製品を得るように要する時間(処理時間)が長くなって、いずれの場合も、コンポスト化の処理効率が低下する。
【0015】
また、請求項4の発明は、被処理物を収容する処理槽と、該処理槽内に回転可能に配設された撹拌羽根とを備え、前記処理槽内に投入収容された被処理物を前記撹拌羽根により撹拌させながら、微生物の作用により被処理物をコンポスト化する処理装置において、前記コンポスト化処理時に生ずるガスの二酸化炭素の濃度を連続測定して、被処理物を初期投入又は追加投入して前記処理装置を運転させた後に停止させて、前記微生物の活動の活発化により時間に対する二酸化炭素濃度が最大まで上昇した後に、当該微生物の活動の鈍化により前記二酸化炭素濃度が低下して、直前の最大の二酸化炭素濃度に対して低下した運転再開濃度に達した場合に、前記処理装置の運転を再開させる追加生ゴミ攪拌運転を行い、その後は、被処理物の追加投入を行うことなく、前記処理装置の運転を停止させて、前記微生物の活動の活発化により時間に対する二酸化炭素濃度が再度最大まで上昇した後に低下して、直前の最大の二酸化炭素濃度に対して低下した運転再開濃度に達した場合に、前記処理装置の運転を再開させる小単位運転を反復させて断続運転を行うことを特徴としている。
【0016】
請求項4の発明によれば、処理装置の運転再開の二酸化炭素の濃度の基準を、直前の最大の二酸化炭素濃度にしてあるので、更に効率的に、生物系廃棄物のコンポスト化処理を行える。
【0017】
また、請求項5及び6の各発明は、請求項2及び3の各発明に対応する発明であって、これらと同等の作用効果が奏される。
【0018】
また、請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかの発明において、処理装置は、回転軸と平行に配設されて、撹拌羽根と一体に回転する送気管を備えていて、処理装置の停止時には、前記送気管は、回転軸の直下に配置されるように制御することを特徴としている。
【0019】
請求項7の発明によれば、処理装置の停止時には、処理槽の最下部から空気が供給されるため、処理槽内に収容された被処理物のほぼ全部に空気が供給されて、処理装置の停止時においても、最も効率よくコンポスト化処理される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げて、本発明について更に詳細に説明する。図1は、本発明に係るコンポスト化処理装置Aの正面断面図であり、図2は、図1のX−X線断面図であり、図3は、コンポスト化処理装置A及び脱臭装置Cの配置を示す平面図であり、図4は、図2の投入口16の部分の拡大図であり、図5は、吸引パイプF1 の斜視図である。図3に示されるように、コンポスト化処理装置Aの背面側には、該処理装置A内で発生して吸引回収した臭気性ガスを脱臭するための脱臭装置Cが配設され、前記コンポスト化処理装置A内で発生した臭気性ガスは、ガス吸引回収装置Bを介して脱臭装置Cに導かれる。
【0021】
まず、コンポスト化処理装置Aは、処理槽1の中心部に、中空構造の回転軸2が水平に配置されて、その両端部は、前記処理槽1の外側に配置された一対の軸受3で回転可能に支持されている。回転軸2には、螺旋状の撹拌羽根4が一体に取付けられていて、その両端部には、複数本のアーム5を介して支持リング6が一体に取付けられている。この一対の支持リング6には、送気管7が前記回転軸2と平行に支持されていると共に、一対の支持リング6における前記送気管7と位相が180°異なる部分は連結ロッド8で連結されて、一対の支持リング6の連結剛性が高められている。送気管7の内側(配置状態で回転軸2の側を向く側)には、多数の空気噴出孔7a(図2参照)が軸方向に沿って所定間隔をおいて設けられている。また、中空構造の回転軸2と送気管7とは、該回転軸2の軸直角方向に配置された中空構造の2本の連結送気管9を介して連結されている。一方、回転軸2の一端部には、ブロワ11が連結されていて、該ブロワ11から送られた空気は、中空構造の回転軸2及び2本の連結送気管9を介して送気管7に送られて、これに設けられた多数の空気噴出孔7aから回転軸2の側に向けて空気が噴出される構成になっている。
【0022】
また、回転軸2の他端部に取付けられた被動スプロケット12と、駆動モータ13の駆動軸13aに取付けられた駆動スプロケット14とは、チェーン15を介して連結され、前記回転軸2は、駆動モータ13の駆動力により所定方向に低速回転される構成になっている。このため、後述の投入口16から処理槽1内に投入された生物系廃棄物(被処理物)Kは、装置の運転時においては、撹拌羽根4の作用により、ゆっくりと回転させられながら、その処理が行われる。なお、撹拌羽根4は、螺旋状となっていて、その回転により生物系廃棄物Kは回転軸2の一方側に僅かに移送されるため、後述するように、処理装置を「断続運転」させる場合において、各運転毎に、連続回転している撹拌羽根4の正転を一旦停止させて、その後に、撹拌羽根4を1回転を超えない範囲で逆転させて、「断続運転」における各運転を停止させている。この逆転により、処理槽1内において回転軸2の軸方向の一方側に寄せられた被処理物を他方側に戻して、処理槽1内における被処理物の収容状態を回転軸2の軸方向に沿って均一化している。
【0023】
また、生物系廃棄物Kのコンポスト化処理時に処理槽1内で発生した臭気性ガスは、ガス吸引回収装置Bにより吸引回収されて、脱臭装置Cに導かれる。このガス吸引回収装置Bは、処理槽1の投入口16の周縁部に配置された方形枠状の吸引パイプF1 と、該吸引パイプF1 と脱臭装置Cとを連結する連結パイプF2 とで構成される。処理槽1の正面側には、傾斜面部1aが設けられていて、該傾斜面部1aに方形状の投入口16が斜上方を向いて設けられ、該投入口16は、生物系廃棄物Kの投入時を除いて、その斜上端部にヒンジ連結された蓋体17により閉塞されている。この投入口16の内側には、その周縁に沿って吸引パイプF1 が固定配置され、該吸引パイプF1 は、処理槽1の上板部の内面に沿って配置された連結パイプF2 を介して吸引ファン18に連結されている。
【0024】
また、図5に示されるように、吸引パイプF1 の全体形状は、投入口16の形状に対応した方形枠状をなしていて、配置状態において内側(前記回転軸2と対向する側)になる部分には、その周方向に沿って所定間隔をおいて多数の吸引孔19が設けられている。即ち、吸引パイプF1 は、図5に示されるように、両端部が軸心に対して45°の角度で切断された4本の等長のパイプ単体21が方形枠状に配置されて、その接続部が溶接等により一体に連結されることにより構成される。また、図4に示されるように、吸引パイプF1 に設けられた多数の吸引孔19の投入口16の開口面に対する角度(θ)は、略30°程度であることが望ましい。ここで、投入口16の開口面に対する吸引孔19の形成角度(θ)を上記のように選択することにより、図2に示されるように、吸引孔19の中心部に対しても吸引気流が効果的に作用して、蓋体17を開いた際に、処理槽1内の臭気性ガスは、吸引パイプF1 に効果的に吸引回収されて、そのまま投入口16から大気中に放出されるのを防止できる。
【0025】
また、吸引パイプF1 には、連結パイプF2 を介して吸引ファン18の吸引力が及んでいるため、投入口16の部分には、常時吸引気流が発生している。よって、ほぼ密閉状態の処理槽1内において生物系廃棄物Kの処理時に発生した臭気性ガスは、吸引パイプF1 に吸引されて脱臭装置Cに導かれると共に、蓋体17を開いて投入口16から処理槽1内に生物系廃棄物Kを投入する際に、開口状態の投入口16から大気中に流出しようとする臭気性ガスは、この投入口16の全域に及んでいる吸引気流によって吸引パイプF1 に吸引されて、臭気性ガスが大気中に放出されるのを防止している。
【0026】
また、処理槽1を構成する一方の側板部1bにおける前記回転軸2よりも下方の部分には、処理時における処理槽1内の温度及び水分を検出するための各センサ22,23を有する第1センサ筒G1 が取付けられていて、その処理状態が遠隔にて監視可能になっている。更に、処理槽1の周壁部1dにおける他方の側板部1cに近い部分であって、回転軸2よりも下方の部分には、コンポスト化処理を終えた農業用製品(コンポスト化製品)を処理槽1内から排出するための排出口24が設けられている。なお、図1ないし図3において、25は、処理槽1等の各種装置を載せている台板を示す。
【0027】
ここで、処理装置を「断続運転」させる場合において、各運転毎に、連続回転している撹拌羽根4の正転を一旦停止させて、その後に、撹拌羽根4を1回転を超えない範囲で逆転させて、「断続運転」における各運転を停止させ、各運転毎の処理装置の停止時において、送気管7を回転軸2のほぼ直下に配置させており、この制御は、以下のようである。即ち、図6に示されるように、一方の軸受3を支持している軸受台26の側面にブラケット27を介して近接スイッチ28が被動スプロケット12と対向配置されていて、被動スプロケット12における前記近接スイッチ28と対向する部分には、被検出ドッグ29が取付けられている。ここで、回転軸2の回転中において、送気管7と被検出ドッグ29との回転方向に沿って位相のずれはないので、前記近接スイッチ28及び被検出ドッグ29の各部材に対する取付位置は、送気管7が回転軸2のほぼ直下に達した場合に、被検出ドッグ29が近接スイッチ28により検出される構成になっている。また、この近接スイッチ28は、回転軸2の正転時(図2で矢印E方向)においては、被検出ドッグ29を検出せずに、回転軸2の逆転時においてのみ、被検出ドッグ29を検出可能な構造になっている。
【0028】
よって、駆動モータ13の起動による回転軸2の正転開始後において、所定時間(例えば、5分間)を経過した後に、一旦駆動モータ13を停止させる。その後に、駆動モータ13の逆転により回転軸2を1回転以下だけ逆転させる。回転軸2の逆転時には、近接スイッチ28は、被検出ドッグ29を検出可能な状態になっており、近接スイッチ28が被検出ドッグ29を検出することにより、即ち、送気管7が回転軸2のほぼ直下に達すると、駆動モータ13の停止により回転軸2の回転が停止する。
【0029】
そして、生物系廃棄物Kをコンポスト化処理するには、その特性に応じてコンポスト化に適するように所定の調整を施された生物系廃棄物Kを、処理槽1の投入口16から内部に投入して、所定の撹拌条件に従って均一に混合する。コンポスト化するのに必要な酸素を含む空気を、前記ブロワ11、中空の回転軸2、同じく中空の連結送気管9及び送気管7を介して、処理槽1の内部に送気して、コンポスト化反応を開始させる。また、上記したように、送気管7は、処理装置の停止時には、処理槽1の最底部(回転軸2のほぼ直下の位置)に配置するように設計されており、処理装置の停止中において、生物系廃棄物Kの内部に所定流量の空気を確実に送気して、酸素を供給することにより活発な微生物の活動が維持される。
【0030】
このようにして、生物系廃棄物Kのコンポスト化が開始して順調に進行すると共に、処理槽1の内部では、微生物の活動によって生物系廃棄物Kが分解されることにより水や二酸化炭素、或いはそれらに加えて生成する臭気性ガス等が発生し、処理槽1の内部の温度が50℃から60℃程度にも上昇する。そして、生物系廃棄物K自体に多量に含まれている水分が気化して水蒸気も発生する。これらのコンポスト化処理の結果、生成された臭気性ガスや、温度上昇に伴って気化した水蒸気、処理槽1内に送気される余剰の空気等のガス、更に生物系廃棄物Kが粉砕されてゴミ状となった粉塵類が混合された状態で、前記投入口16の周縁部に取り付けられた吸引パイプF1 に吸引回収された後に、連結パイプF2 を介して、吸引ファン18の吸引力によって前記脱臭装置Cの側に吸引される。
【0031】
また、脱臭装置Cは、処理槽1内で発生した臭気性ガスに含まれる水蒸気を凝縮により除去する凝縮処理装置31と、該凝縮処理装置31により水蒸気を除去された臭気性ガスに含まれるアルカリ性ガスを硫酸溶液で中和処理する中和処理装置32と、該中和処理装置32による処理時に臭気性ガスに僅かに含まれることとなった硫酸溶液を噴霧水中で溶解除去する酸性溶液除去装置33と、臭気性ガスに含まれる残余の臭気分を活性炭に吸着させて除去する吸着処理装置34とから成って、上記した各装置31,32,33,34が、上記順序で連結されている。そして、吸着処理装置34で最終処理されたガス内には、臭気分は殆ど含まれておらず、そのまま大気中に放出される。また、図3に示されるように、吸着処理装置34に連結された排気筒30には、二酸化炭素及びアンモニアの各濃度センサ35,36を有する第2センサ筒G2 が挿入されていて、吸着処理装置34を経て大気中に放出されるガス内に含まれる二酸化炭素及びアンモニアの各濃度が検出される。
【0032】
次に、生物系廃棄物をコンポスト化処理して、コンポスト化製品として利用するための前記コンポスト化処理装置の運転方法について、生物系廃棄物を例えば生ゴミと想定して、本発明に係る「断続運転」の部分を中心に説明する。図7に示されるように、コンポスト化処理装置Aの運転方法Qは、内部が空の前記処理槽1に新規の生ゴミを投入してから次に追加の生ゴミを投入する毎に、ほぼ同一パターンの「N回の単位運転(R1 〜Rn) 」を繰り返し、前記二酸化炭素の濃度センサ35によって検知される二酸化炭素の排出量が少なくなって、コンポスト化製品として利用するには水分を多く含む半コンポスト化製品状態の被処理物(生ゴミ)を、処理槽1から取り出すまでを1サイクルとして行われる。そして、N回の各単位運転(R1 〜Rn) は、最終の単位運転Rn及びこれに近い単位運転R(n−1),R(n−2)等を除いてほぼ同一内容の運転方法であって、前処理運転R00と、追加生ゴミ撹拌運転R01と、その後に断続運転するために繰り返される多数の各小単位運転R02とで構成される。
【0033】
次に、第1実施形態(請求項1の発明の運転方法)の前記各単位運転R1 〜Rnについて、更に詳細に説明する。図8は、運転を開始してから、次の生ゴミの追加投入が行われるまでの最終の単位運転Rnを除く第1実施形態の各単位運転R1 〜R(n−1)の運転内容を例示的に示す模式図であり、図9は、最終の単位運転Rnの同様の模式図であって、縦、横の各軸は、それぞれ前記二酸化炭素濃度センサ35が検出する二酸化炭素濃度と、運転の時間経過を示している。また、図10は、本発明に係るコンポスト化処理装置Aの運転方法のフローチャートである。各単位運転(R1 〜Rn)は、例えば生ゴミをまとめて処理したい1日ごとに繰り返される場合が多く、以下の説明はその例に従って記載する。各単位運転(R1 〜Rn)の最初に行われる前処理運転R00は、コンポスト化をより効率的に行うための処理であって、具体的には、生ゴミを追加投入する作業者が、コンポスト化処理装置Aの前記撹拌羽根4の回転と連動するリセットボタンを押して(ステップS1)、前記処理槽1の内部に残存する前日までのコンポスト化途中の被処理物を撹拌する作業から開始する(ステップS2)。この撹拌による前処理運転R00は設定時間T1(例えば、約10分間)だけ行われ、新たに追加投入する予定の生ゴミ分の水分増加に備えて、コンポスト化処理装置Aの処理槽1内に残存する被処理物中に含まれる水分の蒸発を促し、これにより発生した水蒸気を吸引パイプF1 及び連結パイプF2 を介して脱臭装置Cの側に排出し、前記被処理物中の水分を減らすために行われる。
【0034】
処理槽1の内部は、順調にコンポスト化が進行している場合には、50〜60℃の温度が保持されているので、残存する被処理物中の水分は、撹拌されることによって容易に蒸発して水蒸気となり、ある程度は除去される。また、微生物によってコンポスト化するのに最適な被処理物の含水率は、例えば40%程度と知られており、一方生ゴミはその重量の約80%が水分なので、このように撹拌して予め被処理物中の水分を減らすことによって、後の微生物の活発な活動を維持できる。そして、この約10分間の前処理運転R00の後には、追加の生ゴミが投入される(ステップS3 )。なお、空の処理槽1に新規に生ゴミを投入する場合、即ち、最初の単位運転R1 では、コンポスト化製品等と混合してコンポスト化に最適な所定の含水率に調整済みの生ゴミが通常使用されるので、前記前処理運転R00は省略できる。
【0035】
そして、追加の生ゴミの投入を終えた後に、コンポスト化処理装置A、前記二酸化炭素濃度センサ35の測定値、それらの記憶及び処理装置(図示せず)等の作動と連動する自動運転ボタンを押す(ステップS4 )ことにより、処理装置Aを運転(これを「追加生ゴミ撹拌運転R01」という)させて(ステップS5 )、追加の生ゴミが加えられた被処理物を設定時間T2(例えば、5分間)だけ撹拌させて、後続の小単位運転R02の開始時まで処理装置を停止させる。これにより、追加の生ゴミは、コンポスト化処理が進んでいる他の生ゴミと適正に混合されて、コンポスト化処理が促進され易くなる。
【0036】
そして、コンポスト化処理により発生するガスに含まれる二酸化炭素の濃度の時間に対する変化は、連続して測定されていて、図8に示されるように、「追加生ゴミ撹拌運転R01」の後において急激に高くなり、所定時間後に最大値に達し、以後は、徐々に低くなる。これは、二酸化炭素濃度が最初の最大値(図8において、この位置を「P1 」で示してある)に達した後は、微生物の活動が徐々に鈍化してコンポスト化処理の能率が下がることを意味する。そこで、二酸化炭素の濃度が最大値よりも所定値だけ下がった場合には、処理装置Aの運転を再開させて、所定時間T3(例えば、5分間)に停止させることにより、微生物の活動が鈍化した被処理物を撹拌させると共に、撹拌中の被処理物のほぼ全域に、撹拌羽根4と一体となって回転する送気管7から処理槽1内に送気(給気)される空気に含まれる酸素を供給して、鈍化した微生物の活動を活発化させられる。また、各小単位運転R02において、処理装置Aの運転停止後においては、発生ガス中の二酸化炭素濃度が徐々に高くなって、最大値に達し、その後に低下して、処理装置Aの運転が再開される間は、微生物の活動が最も活発な時間帯であって、この時間帯に被処理物を静止させているために、微生物の増殖が阻害されたり、その細胞が破壊されたりしなくなって、高能率のコンポスト化処理状態が維持される。また、処理装置Aの停止時においては、上記したように、送気管7は、回転軸2のほぼ直下に配置されるように制御されているため、停止中の処理装置Aの処理槽1内に静止状態で収容されている被処理物(生ゴミ)の全体に対してほぼ均一に空気(酸素)が供給されるため、微生物の活動を一層活発化させられる。
【0037】
ここで、二酸化炭素濃度の前記最大濃度(D1)と、「追加生ゴミ撹拌運転R01」の停止直後における濃度(D2)との差(D1 −D2)を「基準濃度差」と定める。コンポスト化処理により発生するガスに含まれる二酸化炭素の濃度が最大濃度(D1)に達した後に、その濃度が低下している状態において、処理装置Aの運転を再開させる基準となる運転再開濃度(D3)として、本実施形態では、最大濃度(D1)に対して基準濃度差(D1 −D2)に0.2を乗じた値だけ低くなった濃度を設定している。
【0038】
これにより、「追加生ゴミ撹拌運転R01」の停止後においては、処理槽1内で発生するガスに含まれる二酸化炭素の濃度が運転再開濃度(D3)に達する毎に、小単位運転R02が開始される。この小単位運転R02は、運転開始後の設定時間(例えば、5分間)だけ処理装置Aを運転させた後に停止する運転方法である。図8に示されるように、小単位運転R02の装置運転時においては、発生ガスに含まれる二酸化炭素の濃度は、徐々に低くなった後に、撹拌羽根4による被処理物の撹拌、及び酸素供給の効果があらわれて、微生物の活動が再度活性化されるため、二酸化炭素の濃度は、徐々に高まる。そして、二酸化炭素の濃度が2番目の最大値(図8において、この位置を「P2 」で示してある)に達した後は、上記と同様にして2回目の小単位運転R02が実行される。以後、全く同様にして、小単位運転R02が繰り返されて、「一単位運転」に要する時間である「一日」が経過して、作業者がリセットボタンを押すと、直前の各単位運転R1 〔R2 〜R(n−1)〕の各種情報が全て削除されて、次の単位運転に移行する。次の単位運転では、直前の単位運転と全く同様の運転操作、即ち、前処理運転R00、追加生ゴミ撹拌運転R01、多数回の小単位運転R02とが、この順序で実行される。
【0039】
そして、最終、或いはこれに近い単位運転Rn〔R(n−1),・・〕においては、被処理物のコンポスト化処理が進行しているために、図9に示されるように、繰り返して生ずる二酸化炭素の濃度の最大値が、運転再開濃度(D3)よりも小さくなって、処理装置が運転されることがある。図9において、時間T3 で運転される状態を小単位運転R 03として図示してある。そして、最終の単位運転Rnを終了した後においては、処理槽1内の被処理物は、その含水率が投入当初よりも高くなって、コンポスト化処理がほぼ完成した半コンポスト化製品となっており、処理槽1の排出口24から外部に取り出される。
【0040】
次に、第2実施形態(請求項4の発明の運転方法)の前記各単位運転R1 〜R(n−1)について説明する。図11は、図8と同様の第2実施形態の各単位運転R1 〜R(n−1)の運転内容を例示的に示す模式図である。第2実施形態の各単位運転R1 〜R(n−1)は、各小単位運転R02を開始する基準となる二酸化炭素の前記運転再開濃度を定めるための最大濃度の設定方法についてのみ、上述した第1実施形態のそれと異なっている。即ち、第2実施形態の各小単位運転R02は、それぞれの直前の小単位運転R02における二酸化炭素の最大濃度を基にして、第1実施形態の場合と同様に前記基準濃度差を算定し、それに前記設定値である(0.2)を乗じた値である運転再開濃度に達した時点で開始される。具体的には、図11に示されるように、前記追加生ゴミ撹拌運転R01直後の小単位運転R02のみは、第1実施形態の場合と同様に算定される運転再開濃度D3 に達した時点で開始されるが、順次、その次の各小単位運転R02は、その直前の小単位運転R02における二酸化炭素の最大濃度、例えばD12, D13…を基に、(D12−D2 )×0.2,(D13−D2 )×0.2…で算定される運転再開濃度D32, D33…、に達する毎に開始され、第1実施形態の場合とは、各小単位運転R02を開始するタイミングが少しづつ異なっている。このようにして、第2実施形態の運転方法では、処理装置Aの各小単位運転R02を再開する二酸化炭素の濃度の基準である各運転再開濃度を、それぞれの直前の小単位運転R02の二酸化炭素の最大濃度毎に算定するので、追加生ゴミ撹拌運転R01直後のその最大濃度D1 のみを基に算定される運転再開濃度D3 に基づく第1実施形態の方法と比較すると、変化に富む微生物の活動に逐一追随しながら撹拌して、微生物の需要に応じた酸素供給量をタイミング良く増加する運転ができ、更に効率的に生物系廃棄物のコンポスト化処理を行える。
【0041】
また、上述したように、生物系廃棄物がコンポスト化される過程は、微生物がコンポスト化処理装置Aの処理槽1の内部に送気される空気中の酸素を消費しながら、生物系廃棄物を構成する有機物を、主に二酸化炭素と水とに分解するものであって、二酸化炭素の生成量を微生物の活性のバロメーターとして関連付けれるという前提に基づくものである。よって、ここでこの前提を換言すると、微生物による生物系廃棄物の分解活動に費やされる酸素の消費量を、二酸化炭素の生成量と同様に、微生物の活性のバロメーターとして関連付けることができる。即ち、前記二酸化炭素濃度センサ35と同様に、酸素センサ(図示せず)をコンポスト化処理装置Aに取り付け、発生ガス中の酸素の濃度を検出することによって、その検出値と、処理槽1の内部に送気される空気中の酸素の初期濃度との「差」が求められるので、この濃度「差」が、微生物による前記酸素の消費量に相当すると想定できる。空気中の前記酸素の初期濃度は、一般に約21%と近似できるので、前記酸素の消費量に相当する濃度は簡単に求められ、発生ガス中の前記二酸化炭素濃度と同様の測定値として扱うことができる。よって、上述したコンポスト化処理装置の運転方法は、「二酸化炭素の濃度」の部分を「酸素の消費量に相当する濃度」と換言して、同様に実施することが可能である。
【0042】
このように、発生ガスに含まれる二酸化炭素の濃度と連動されて、コンポスト化処理装置Aを断続運転させることにより、即ち、二酸化炭素の濃度が高くて微生物の活動が活発な場合は、被処理物を撹拌することなく、そのままの状態を維持すると共に、二酸化炭素の濃度が運転再開濃度まで低下して、微生物の活動が沈静化した場合には、処理装置の運転を再開させて、酸素を供給したり、水蒸気ガスの放出を容易化すること等によって、コンポスト化処理の能率の向上が図られる。また、処理装置の「断続運転」によって、各部の過熱、装置寿命の低下、ランニングコストの高騰等も防止できる。
【0043】
また、第1及び第2のいずれの実施形態においても、断続運転を行うコンポスト化処理装置Aの運転再開濃度は、最初に発生する最大二酸化炭素濃度、又はその直前の小単位運転R02における最大二酸化炭素濃度と、追加生ゴミ撹拌運転R01の停止直後における二酸化炭素濃度との差である「基準濃度差」を定め、ガス内の二酸化炭素濃度が、上記した2種類の最大二酸化炭素濃度に対して、前記「基準濃度差」に(0.2)を乗じた値だけ下がった濃度としている。このようにして、処理装置Aの運転再開濃度を定めると、基準値である「基準濃度差」が明確であるために、客観性を確保できる利点がある。そして、この運転再開濃度に関しては、上記の要素に加えて、被処理物の性質、含水率等の性状をも加味することにより、更に最適な値でもって、処理装置Aを断続運転することが望ましい。
【0044】
また、本発明を実施するコンポスト化処理装置の構成に関しても、投入された被処理物を収容する処理槽と、該処理槽内に収容された被処理物を撹拌させる撹拌羽根とを備えておれば、如何なる構成の装置であっても実施可能である。例えば、上記実施形態の処理装置Aは、撹拌羽根4と一体回転する送気管7を備えていて、処理槽1内の周方向の全部位から被処理物に対して空気(酸素)を送られる利点があるが、この送気(給気)構造に関しては、処理槽の底部に固定配置された送気管から行う構成であってもよい。
【0045】
【発明の効果】
本発明に係るコンポスト化処理装置の運転方法は、処理装置を連続運転させないで、発生ガスに含まれる二酸化炭素濃度が、最大二酸化炭素濃度に対して低下した場合に、処理装置の運転を再開させて停止させる操作を繰り返す。即ち、二酸化炭素濃度が運転再開濃度よりも高い場合には、微生物の活動が活発であるため、被処理物を撹拌させることなく、その静止状態を維持した方がコンポスト化処理(醗酵)が促進されると共に、二酸化炭素濃度が運転再開濃度まで低下すると、処理装置の運転を再開させて、酸素の供給、内部水分の蒸発の容易化を図る等して、コンポスト化処理を促しているので、その能率が大幅に高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るコンポスト化処理装置Aの正面断面図である。
【図2】 図1のX−X線断面図である。
【図3】 コンポスト化処理装置A及び脱臭装置Cの配置を示す平面図である。
【図4】 図2の投入口16の部分の拡大図である。
【図5】 吸引パイプF1 の斜視図である。
【図6】 図3の部分拡大図である。
【図7】 本発明に係るコンポスト化処理装置Aの運転方法の1サイクルを示す模式図である。
【図8】 請求項1の発明の運転方法であって、最終の単位運転Rnを除く各単位運転R1 〜R(n−1)の運転内容を例示的に示す模式図である。
【図9】 最終の単位運転Rnの同様の模式図である。
【図10】 本発明に係るコンポスト化処理装置Aの運転方法のフローチャートである。
【図11】 請求項4の発明の運転方法であって、最終の単位運転Rnを除く各単位運転R1 〜R(n−1)の運転内容を例示的に示す模式図である。
【符号の説明】
A:コンポスト化処理装置
D:二酸化炭素濃度
K:生物系廃棄物(被処理物)
R1 〜Rn:単位運転
R00:前処理運転
R01:追加生ゴミ撹拌運転
R02:小単位運転
1:処理槽
2:回転軸
4:撹拌羽根
28:近接スイッチ
29:被検出ドッグ
35:二酸化炭素濃度センサ
Claims (7)
- 被処理物を収容する処理槽と、該処理槽内に回転可能に配設された撹拌羽根とを備え、前記処理槽内に投入収容された被処理物を前記撹拌羽根により撹拌させながら、微生物の作用により被処理物をコンポスト化する処理装置において、
前記コンポスト化処理時に生ずるガスの二酸化炭素の濃度を連続測定して、
被処理物を初期投入又は追加投入して前記処理装置を運転させた後に停止させて、前記微生物の活動の活発化により時間に対する二酸化炭素濃度が上昇して、最初に発生する最大の二酸化炭素濃度に達した後に、当該微生物の活動の鈍化により前記最大の二酸化炭素濃度に対して低下した運転再開濃度に達した場合に、前記処理装置の運転を再開させる追加生ゴミ攪拌運転を行い、
その後は、被処理物の追加投入を行うことなく、前記再度の運転を停止させて、前記微生物の活動の活発化により時間に対する二酸化炭素濃度が再度最大まで上昇した後に低下して前記運転再開濃度に達した場合に、前記処理装置の運転を再開させる小単位運転を反復させて断続運転を行うことを特徴とするコンポスト化処理装置の運転方法。 - 前記運転再開濃度は、被処理物の投入後に前記処理装置を運転した後に停止させて、最初に発生する最大の二酸化炭素濃度と、前記運転終了直後の二酸化炭素濃度との差を基準濃度差と定めた場合に、前記基準濃度差に設定値を乗じた値だけ、前記最大の二酸化炭素濃度よりも小さい値であることを特徴とする請求項1に記載のコンポスト化処理装置の運転方法。
- 前記設定値は、0.2であることを特徴とする請求項2に記載のコンポスト化処理装置の運転方法。
- 被処理物を収容する処理槽と、該処理槽内に回転可能に配設された撹拌羽根とを備え、前記処理槽内に投入収容された被処理物を前記撹拌羽根により撹拌させながら、微生物の作用により被処理物をコンポスト化する処理装置において、
前記コンポスト化処理時に生ずるガスの二酸化炭素の濃度を連続測定して、被処理物を初期投入又は追加投入して前記処理装置を運転させた後に停止させて、前記微生物の活動の活発化により時間に対する二酸化炭素濃度が最大まで上昇した後に、当該微生物の活動の鈍化により前記二酸化炭素濃度が低下して、直前の最大の二酸化炭素濃度に対して低下した運転再開濃度に達した場合に、前記処理装置の運転を再開させる追加生ゴミ攪拌運転を行い、
その後は、被処理物の追加投入を行うことなく、前記処理装置の運転を停止させて、前記微生物の活動の活発化により時間に対する二酸化炭素濃度が再度最大まで上昇した後に低下して、直前の最大の二酸化炭素濃度に対して低下した運転再開濃度に達した場合に、前記処理装置の運転を再開させる小単位運転を反復させて断続運転を行うことを特徴とするコンポスト化処理装置の運転方法。 - 前記運転再開濃度は、直前の最大の二酸化炭素濃度から、被処理物の投入後に前記処理装置を運転させた後に停止させた時点での二酸化炭素濃度を減じた濃度差に設定値を乗じた値だけ、前記最大の二酸化炭素濃度よりも小さい値であることを特徴とする請求項4に記載のコンポスト化処理装置の運転方法。
- 前記設定値は、0.2であることを特徴とする請求項5に記載のコンポスト化処理装置の運転方法。
- 処理装置は、回転軸と平行に配設されて、撹拌羽根と一体に回転する送気管を備えていて、処理装置の停止時には、前記送気管は、回転軸の直下に配置されるように制御することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のコンポスト化処理装置の運転方法。
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