JP4141559B2 - 有機性廃棄物の処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物の処理装置に関するもので、より詳細には、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの有機性廃棄物を、土壌菌などのバクテリアにより分解消滅させる処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの有機性廃棄物（以下、単にこれらを総称して「有機性廃棄物」と言う）は、焼却法、活性汚泥法、ならびに堆肥化法などの種々の処理方法によって処理している。
【０００３】
すなわち、焼却法では、固定床焼却炉、ロータリンキルン焼却炉などの焼却炉を用いてこのような有機性廃棄物を焼却処理する方法である。
この焼却法では、焼却の際に、ダイオキシンや二酸化炭素などが発生し、大気汚染、環境汚染などの原因となり、しかも焼却灰が発生するので、これを埋め立て最終処分場などに運搬廃棄しなければならず、輸送費がかかるとともに、環境汚染をきたすことになっている。また、この方法では、焼却のために重油やガスなどの補助燃料が必要であり、処理費用がかさむことにもなっている。
【０００４】
また、活性汚泥法は、有機性廃棄物をディスポーザー（粉砕機）にかけて、活性汚泥により有機性廃棄物を分解処理する方法である。
この活性汚泥法では、活性汚泥に含まれる微生物が有機性廃棄物を栄養源として増殖する際に消費されるエネルギー分だけしかその固形分を減量できず（１５％程度）効率が良くなかった。また、この方法では、微生物を常に生存させるのが難しく、微生物が死滅した場合には、取り替えなければならず操業効率が悪い。しかも、大部分が活性汚泥に含まれる微生物の死骸、すなわち、汚泥として残存するため、これを焼却処分するか、発酵させて堆肥にする等の二次処理が必要となる。
【０００５】
さらに、堆肥化法（コンポスト化）は、有機性廃棄物を微生物によって発酵させて、堆肥化して農業肥料、園芸肥料などとする方法である。しかしながら、昨今では、専業農家の数が減少してきており、その需要が減少しているのが実状である。また、この堆肥化法においては、生ゴミ、汚泥などの種類によっては処理できないものもある。
【０００６】
このため、特公平２−３４６７９号公報、特公平２−３０７６０号公報では、沈砂、最初沈殿池汚泥、散水炉処理後の沈殿汚泥、活性汚泥処理後の余剰汚泥、嫌気性消化汚泥、好気性消化汚泥などの各種汚泥を、木質細片を含む微生物培養基材としての処理媒質を含んだ処理槽にて、好気性処理と嫌気性処理を順に経時的に反復して実施して、廃水中の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）を低減させる方法および処理装置が開示されている。
【０００７】
また、特公平３−７３３５８号公報、特公平４−１０３９８号公報には、家庭用雑廃水、産業廃水、食品加工廃水等の各種廃水を、木質細片を含む微生物培養基材としての処理媒質を含んだ処理槽にて微生物処理する方法およびそのための攪拌機能付きの連続処理槽が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このため、特公平２−３４６７９号公報、特公平２−３０７６０号公報では、沈砂、最初沈殿池汚泥、散水炉処理後の沈殿汚泥、活性汚泥処理後の余剰汚泥、嫌気性消化汚泥、好気性消化汚泥などの各種汚泥を、木質細片を含む微生物培養基材としての処理媒質を含んだ処理槽にて、好気性処理と嫌気性処理を順に経時的に反復して実施して、廃水中の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）を低減させる方法および処理装置が開示されている。
【０００９】
また、特公平３−７３３５８号公報、特公平４−１０３９８号公報には、家庭用雑廃水、産業廃水、食品加工廃水等の各種廃水を、木質細片を含む微生物培養基材としての処理媒質を含んだ処理槽にて微生物処理する方法およびそのための攪拌機能付きの連続処理槽が開示されている。
【００１０】
しかしながら、上記の方法はいずれも汚泥や廃水などの固形分が比較的少なく、そのサイズも小さく、微生物分解しやすいものを対象とするものである。
したがって、これらの方法および装置をそのまま、例えば、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの有機性廃棄物を処理しようとしても、生ゴミなどはその固形分が多く、そのサイズも大きく、その種類も多岐にわたり、これらの有機性廃棄物をほぼ完全に消滅させることは到底不可能である。
【００１１】
本発明は、このような実情に鑑み、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの多種多様の有機性廃棄物を、ほぼ完全に消滅させ、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）を極めて低減することが可能な有機性廃棄物の処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述した課題および目的を達成するために発明なされたものであって、本発明の有機性廃棄物の処理装置は、生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物を処理するための処理装置であって、
多孔質微生物処理媒質と処理水と、投入された有機性廃棄物を収容し、攪拌機で攪拌しながら、ばっ気することにより好気性発酵を所定時間実施するとともに、前記ばっ気と攪拌を停止して嫌気性発酵を一定時間実施するように、交互に好気性発酵と嫌気性発酵を実施するように構成した第１の反応槽と、
前記第１の反応槽において分解した有機物を含む処理水をばっ気することにより好気性発酵を実施するばっ気処理槽と、
前記ばっ気処理槽で処理された有機物を含んだ処理水中に含まれる無機物、砂などを沈降分離する沈降処理槽と、
多孔質微生物処理媒質が底部に敷き詰められ、前記沈降処理槽で沈降分離処理された上層部の分解した有機物を含む上澄み液を、嫌気性発酵処理する第２の反応槽とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することによって、第１の反応槽に投入された生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物が、多孔質微生物処理媒質中に好気性および嫌気性の微生物が共存することになるので、これを攪拌しながらばっ気を行えば、好気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が消化され、ばっ気と攪拌をを停止すれば、嫌気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化されることになる。
【００１４】
そして、第１の反応槽で分解処理された有機物を含む処理水を、ばっ気処理槽にてばっ気処理することによって、好気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物がさらに分解され消化される。
【００１５】
このばっ気処理槽にて分解され有機物を含んだ処理水は、沈降処理槽にて沈降分離処理が行われ、無機物、砂などが分離回収される。
さらに、沈降処理槽にて沈降分離された上層部の分解した有機物を含む上澄み液は、第２の反応槽底部に敷き詰められた多孔質微生物処理媒質に共存する嫌気性微生物によって、嫌気性発酵処理が行われ、ほぼ完全に生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物が消滅され、最終的に生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）が排出基準レベルまで低下した水が得られることになる。
【００１６】
また、本発明では、前記第２の反応槽で処理した処理水を、第１の反応槽に還流する還流経路が設けられていることを特徴とする。
これにより、処理水を再び利用することができるので、閉サイクルで使用でき、水資源の低減になる。
【００１７】
さらに、本発明では、記第２の反応槽の上部が大気に開放されていることを特徴とする。
これによって、第２の反応槽の上方部分では、好気性発酵も同時に行われることになり、好気性微生物による消化分解が促進されるとともに、水が蒸発していくとともに微生物が浸入して、常に多孔質微生物処理媒質に棲息することになるので、微生物による分解、消化作用を常に維持することが可能である。
【００１８】
また、本発明では、前記ばっ気処理槽と沈降処理槽との組み合わせが複数段設けられていることを特徴とする。
これにより好気性微生物による分解、消化、無機物、砂などの沈降分離処理が促進されることになるので、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）をより低減することが可能となる。
【００１９】
また、本発明では、前記第１の反応槽、ばっ気処理槽、沈降処理槽、および第２の反応槽の組み合わせが複数段設けられていることを特徴とする。
これによって、有機性廃棄物の処理能力を向上することが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明では、前記第１の反応槽の投入口には、有機性廃棄物を粉砕する粉砕装置が配置されていることを特徴とする。
これによって、原型をある程度とどめたサイズの大きい有機性廃棄物のサイズを小さくできるので、このような物でも処理効率良く処理することが可能となる。
【００２１】
また、本発明では、前記第２の反応槽の底部が下流側に傾斜していることを特徴とする。
これにより、常に多孔質微生物処理媒質が処理水に浸かっている状態になるので、これに微生物が棲息することが可能となり、微生物による分解、消化作用を常に維持することが可能である。
【００２２】
また、本発明では、前記各処理槽との間で処理水を送給する送給装置が、エアーリフトポンプであることを特徴とする。
これによって、分解のあまり進んでいないサイズの大きい有機性廃棄物や、比重の大きい有機性廃棄物が次工程に送給されることがないので、各処理槽における反応を一定に維持することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明では、前記多孔質微生物処理媒質が、木質細片、炭化木質細片、またはその両者を含むことを特徴とする。
これによって、多孔質微生物処理媒質への微生物の棲息率が高くなるので、処理効率が高くなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の有機性廃棄物の処理装置を示した平面図、図２は、図１のＩ−Ｉ線での縦断面図、図３は、図２のＩＩ−ＩＩ線での断面図、図４は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での平面図、図５は、図４のＩＶ−ＩＶ線での断面図、図６は、図４のＶ−Ｖ線での断面図、図７は、図４のＶＩ−ＶＩ線での断面図である。
【００２５】
図示しないが、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される、例えば、漬け物、スパゲッティー、米、野菜、残飯、その他の生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの有機性廃棄物が、ゴミ収集車トラックなどで運搬され、本発明の有機性廃棄物の処理装置（以下、単に「処理装置」と言う）１の第１の反応槽１０の上部壁１１に配置された投入口１２の開閉蓋１４を開閉することにより、図示しないシュートによって、第１の反応槽１０内に投入されるようになっている。
【００２６】
第１の反応槽１０は、図１に示したように、横方向に二列の第１反応槽から構成されており、一方の第１の反応槽１０には、その投入口１２の側部に、有機性廃棄物を粉砕する粉砕装置（ディスポーザー）１６が配置されている。これによって、原型をある程度とどめたサイズの大きい有機性廃棄物のサイズを、例えば、最低φ２５×３０ｍｍ程度に小さく破砕することができ、このような物でも処理効率良く処理することができるようになっている。
【００２７】
この第１の反応槽１０内には、予め、多孔質微生物処理媒質Ａが、処理水とともに導入されている。
この多孔質微生物処理媒質Ａとしては、特公平２−３４６９７号公報に開示されるような粒径０．２〜５ｍｍの木質細片（チップ）、その炭化木質細片、ならびに、ゼオライト、多孔質セラミックなどが使用可能である。この中でも、例えば、杉などの針葉樹から作製した木質細片が、後述する微生物の棲息条件として好ましい。
【００２８】
このような多孔質材料を用いることによって、好気性微生物および嫌気性微生物が共存して棲息し、交互に作用して、有機性廃棄物を分解、消化できるためである。
【００２９】
また、前記処理水としては、後述する最終工程である第３の反応槽６０で処理され、回収された処理水を還流して使用することができる。なお、ゴミ収集車トラックなどで運搬された有機性廃棄物が放水により投入口１２から流し込まれるようになっており、この分の水も処理水として含まれる。さらに、この処理水が不足する場合には、別途、水道水などが添加される。
【００３０】
さらに、第１の反応槽１０内には、常時、例えば、約９０トン程度の容量の処理水、有機性廃棄物、および多孔質微生物処理媒質Ａが存在するように調整されている、その割合は、例えば、水分１００：有機性廃棄物１０：多孔質微生物処理媒質Ａ２０の割合で添加するのが望ましいが、これに特に限定されるものではなく、有機性廃棄物の種類によって適宜その割合を変更すればよい。
【００３１】
そして、第１の反応槽１０内には、図２及び図３に示したように、攪拌装置１９が配置されている。この攪拌装置１９は、第１の反応槽１０の底部近傍に位置するプロペラ１６と、プロペラ１６に接続した駆動シャフト１８と、第１の反応槽１０の上部壁１１に配置され駆動シャフト１８に回転力を与えるモータ２０から構成されている。この攪拌装置１９の回転数としては、例えば、２７ｒｐｍとすればよい。
【００３２】
また、第１の反応槽１０内には、図４〜図６に示したように、散気装置２２が配設されている。この散気装置２２は、図示しない空気供給源、ブロワーに接続され第１反応槽１０内を側壁１３に沿って垂直に延びる散気管本管２４と、この散気管本管２４から分岐して、第１反応槽１０の底壁１５に沿って略コの字形状に延びる散気管２６とを備えており、この散気管２６には図示しないが、多数の散気孔が形成されている。
【００３３】
このように構成される第１の反応槽１０では、投入口１２から投入された有機性廃棄物が、処理水と多孔質微生物処理媒質Ａとともに、攪拌装置１９のプロペラ１６によって攪拌され懸濁状態になるとともに、散気装置２２の散気管２６の散気孔から空気が第１の反応槽１０内に供給されることによってばっ気され、多孔質微生物処理媒質Ａに棲息する好気性微生物の分解、消化作用によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化される。
【００３４】
なお、この際、好気性微生物の分解、消化作用だけでなく、僅かではあるが、嫌気性微生物の分解、消化作用も生じている。
また、図中、多孔質微生物処理媒質Ａは、説明の便宜上、第１の反応槽１０の底部にあるように図示したが、この際には処理水中に懸濁状態（分散状態）となっている（以下、ばっ気処理槽３０においても同様である）。
【００３５】
なお、この際のばっ気量としては、特に限定されるものではなく、有機性廃棄物の種類によって適宜その割合を変更すればよいが、例えば、３．５７ｍ3／ｍｉｎとするのが望ましい。
【００３６】
そして、一定時間、例えば、２〜１２時間ばっ気処理を実施した後、散気装置２２を停止して、第１反応槽１０内へのばっ気を停止するとともに、攪拌装置１９を停止する。これにより、多孔質微生物処理媒質Ａに棲息する嫌気性微生物の分解、消化作用によって、嫌気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化される。
【００３７】
なお、この際、嫌気性微生物の分解、消化作用だけでなく、僅かではあるが、好気性微生物の分解、消化作用も生じている。
すなわち、上述したように、好気性微生物の分解、消化作用が行われる際には僅かではあるが、嫌気性微生物の分解、消化作用も生じており、逆に、嫌気性微生物の分解、消化作用が行われる際には、僅かではあるが、好気性微生物の分解、消化作用も生じている。
【００３８】
なお、この際、攪拌装置１９を停止せずに、緩やかに回転しつづけて嫌気性発酵をうながすようにしても良い。
このように一定時間、例えば、２〜１２時間嫌気性処理を行った後、第１の反応槽１０で分解処理された有機物を含む処理水は、図１の▲１▼の矢印で示したように、送給装置（図示せず）によって、第１反応槽１０の上部壁１１に形成された排出口１７から、ばっ気処理槽３０の導入排出口３２を介してばっ気処理槽３０内に送給されるようになっている。
【００３９】
なお、この場合、送給装置としては、通常のポンプを用いることも可能であるが、図８に示したようなエアーリフトポンプ装置７０を用いるのが望ましい。すなわち、エアーリフトポンプ装置７０では、送気管７２と送気管７２の先端７４に接続した揚水管７６とから構成されている。そして、送気管７２を介して空気を別途図示しない空気供給源から揚水管７６内に送給すると、先端７４の位置より上方の揚水管７６内の水が空気と混合し、比重が軽くなるが、先端７４の位置では浸水深さに相当する水圧が加わっているので、この水圧によって、比重が軽くなった揚水管７６内の水が上方に押し上げられて、排水管７８によって排出されるようになっている。
【００４０】
このようなエアーリフトポンプ装置を用いることによって、第１反応槽１０の分解のあまり進んでいないサイズの大きい生ゴミや比重の大きい生ゴミが排出されないようになっている。
【００４１】
すなわち、第１反応槽１０内においてばっ気と攪拌を停止して、処理水を静置することによって、第１反応槽１０内において、ＳＳ（固形分、浮遊物質）、ＳＳを含まない上澄み液、および沈降物に分離するため、このようなＳＳを、エアーリフトポンプ装置を用いることによって極力吸い上げないようになっている。
【００４２】
なお、この第１反応槽１０の第１の反応槽で分解処理された有機物を含む処理水をばっ気処理槽３０へ排出する排出量としては、ばっ気処理槽３０の大きさに従って設定すればよく、例えば、多いときで１０〜１５トンである。
【００４３】
このように、第１反応槽１０の上部壁１１に形成された排出口１７から第１の反応槽で分解処理された有機物を含む処理水がばっ気処理槽３０へと排出された後、第１の反応槽１０の上部壁１１に配置された投入口１２の開閉蓋１４を開け、ゴミ収集車トラックなどで運搬された新たな有機性廃棄物が投入されるとともに、最終工程である第３の反応槽６０で処理されて回収された処理水が還流経路８８によって還流されて第１の反応槽１０内に導入され、上記サイクルが繰り返されるようになっている。
【００４４】
なお、この場合の追加量としては、ばっ気処理槽３０への排出量にもよるが、処理水も含めて、例えば５トン程度であり、日に３回程度の追加が行われる。また、この追加の際には、ばっ気を停止して行うのは、投入口１２からの臭いが外部に流出して周囲への環境汚染とならないようにするためである。
【００４５】
なお、最初に稼働する際には、予め第１の反応槽１０内に土壌菌を導入しておくのが多孔質微生物処理媒質Ａに好気性微生物および嫌気性微生物が棲息するためには望ましいが、いったん第１の反応槽１０が稼働した後には、これらの土壌細菌ならびに多孔質微生物処理媒質Ａを、常に追加する必要はなく、分解能力が低下した際に適宜追加すればよい。
【００４６】
一方、ばっ気処理槽３０には、図２に示したように、第１反応槽１０の多孔質微生物処理媒質Ａと同様な多孔質微生物処理媒質Ｂが予め投入されている。また、ばっ気処理槽３０の底壁３４の一部が傾斜した傾斜側壁３６を構成するとともに、その一部が、後述する沈降処理槽４０に連通したオーバーフロー孔４２を形成している。
【００４７】
また、このばっ気処理槽３０には、図４及び図５に示したように、散気装置３８が配設されている。この散気装置３８は、図示しない空気供給源、ブロワーに接続さればっ気処理槽３０を側壁３１に沿って垂直に延びる散気管３３を備えており、この散気管３３には図示しないが、多数の散気孔が形成されている。
【００４８】
このように構成されるばっ気処理槽３０では、第１反応槽１０で分解処理された有機物を含む処理水が投入されて、この処理水と多孔質微生物処理媒質Ｂとともに、散気装置２２の散気管２６の散気孔から導入される空気の作用によって、ばっ気処理槽３０内で、図５の矢印Ｄに示したように攪拌され懸濁状態になりばっ気され、多孔質微生物処理媒質Ｂに棲息する好気性微生物の分解、消化作用によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化される。
【００４９】
なお、この際、好気性微生物の分解、消化作用だけでなく、僅かではあるが、嫌気性微生物の分解、消化作用も生じている。
なお、この際のばっ気量としては、特に限定されるものではなく、有機性廃棄物の種類によって適宜その割合を変更すればよいが、例えば、３．５７ｍ3／ｍｉｎとするのが望ましい。
【００５０】
そして、一定時間、例えば、２〜１２時間ばっ気処理を実施した後、ばっ気処理槽３０で分解処理された有機物を含む処理水は、図１の▲２▼の矢印で示したように、ばっ気処理槽３０の上壁部の導入排出口３２から、沈降処理槽４０の上部壁４４に形成された導入排出口４６から沈降処理槽４０内へと送給装置（図示せず）によって送給されるようになっている。
【００５１】
なお、この場合、送給装置としては、通常のポンプを用いることも可能であるが、図８に示したようなエアーリフトポンプ装置７０を用いるのが望ましい。
また、このばっ気処理槽３０で分解処理された有機物を含む処理水を沈降処理槽４０へ排出する排出量としては、沈降処理槽４０の大きさに従って設定すればよく、例えば、多いときで一度に５〜１０トンである。
【００５２】
一方、沈降処理槽４０は、ばっ気処理槽３０で分解処理された有機物を含む処理水が供給され、静置することによって比重差によって、処理水中に含まれる例えば、無機物、砂などの不純物を沈降処理槽４０の底部４８に堆積するように構成れている。なお、この場合、沈降処理槽４０で溢れた処理水は、図５に示したように、オーバーフロー孔４２を介してばっ気処理槽３０に戻るようになっている。
【００５３】
なお、この沈降処理槽４０の底部４８に堆積した無機物、砂などの不純物は、図示しないドレイン孔から抜き出されて回収され、別途、農業用無機物肥料などに利用されるようになっている。
【００５４】
そして、一定時間、例えば、４〜２４時間、沈降処理槽４０にて沈降処理を実施した後、沈降処理槽４０で無機物、砂などの不純物が除去された有機物を含む処理水は、図１の▲３▼の矢印で示したように、送給装置（図示せず）によって、沈降処理槽４０の上壁部の導入排出口４６から、ばっ気処理槽３０と並列に配置された第２のばっ気処理槽１３０に導入されるようになっている。
【００５５】
なお、この第２のばっ気処理槽１３０の構造は、ばっ気処理槽３０と同様な構造を有し、同じばっ気処理が行われるので、同じ構成部材に１００を加えた参照番号を付してその説明を省略する。
【００５６】
この第２のばっ気処理槽１３０ばっ気処理槽３０で分解処理された有機物を含む処理水は、図１の▲４▼の矢印で示したように、送給装置（図示せず）によって、第２の沈降処理槽１４０の導入排出口４６から第２の沈降処理槽１４０内に送給されるようになっている。
【００５７】
なお、この第２の沈降処理槽１４０の構造は、沈降処理槽４０と同様な構造を有し、同じ沈降処理が行われるので、同じ構成部材に１００を加えた参照番号を付してその説明を省略する。
【００５８】
このように、本実施例では、ばっ気処理槽３０、１３０、沈降処理槽４０、１４０を複数段、本実施例では二段設けてこれらの間で、有機物を含む処理水のばっ気処理による分解処理、沈降処理による無機物、砂などの不純物の除去をより促進するようにしたが、これを一段とすることも、３段以上とすることも勿論可能である。
【００５９】
この第２の沈降処理槽１４０において沈降処理によって無機物、砂などの不純物の除去が行われた有機物を含む処理水、すなわち上層部の上澄み液は、第２の沈降処理槽１４０の導入排出口４６から、図１の▲５▼の矢印で示したように、送給装置５０によって第２の反応槽６０に送給されるようになっている。
【００６０】
すなわち、送給装置５０は、図８に示したようエアーリフトポンプ装置７０が接続されており、図４、図５、及び図７に示したように、その揚水管５２が分岐（５６）して、第２の反応槽６０の長手方向に沿って、第２の反応槽６０の上部に配管された供給本管５４、５８に接続されている。そして、この供給本管５４、５８に、垂直方向下方に一定間隔供給本管５４、５８の長手方向にわたって離間した供給管５１が配設されており、この供給管５１には複数の供給孔５３が形成されている。
【００６１】
これにより、第２の沈降処理槽１４０において沈降処理によって無機物、砂などの不純物の除去が行われた有機物を含む処理水、すなわち上層部の上澄み液が、送給装置５０の供給管５１の供給孔５３を介して、満遍なく第２の反応槽６０内に導入されるようになっている。
【００６２】
一方、第２の反応槽６０の底壁６２上には、下流側に向かって傾斜するように、骨材に炭がらを加えたシンダーコンクリート６４が塗設されて、下流側に傾斜する傾斜底面６６が形成されており、この傾斜底面６６に多孔質微生物処理媒質Ａと同様な多孔質微生物処理媒質Ｃが、２００〜５００ｃｍ程度の厚さに敷き詰められている。
【００６３】
また、第２の反応槽６０の上部６８は大気に開放されており、植生用ネット（野芝）が張設されている。これは、第２の沈降処理槽１４０において沈降処理によって無機物、砂などの不純物の除去が行われた有機物を含む処理水は、既に相当程度まで、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）が低減されており、臭気がほとんどない状態であり、反応槽の上方部分では、好気性発酵も同時に行われることになり、微生物による消化分解が促進されるとともに、水が蒸発していくとともに微生物が浸入して、常に多孔質微生物処理媒質に棲息することになるので、微生物による分解、消化作用を常に維持するようにするためである。
【００６４】
このように、第２の沈降処理槽１４０において沈降処理によって無機物、砂などの不純物の除去が行われた有機物を含む処理水は、送給装置５０の供給管５１の供給孔５３を介して第２の反応槽６０内に導入され、多孔質微生物処理媒質Ｃに棲息する嫌気性微生物の分解、消化作用によって、嫌気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化される。また、第２の反応槽６０の上方部分では、好気性発酵も同時に行われることになり、好気性微生物による消化分解が促進される。
【００６５】
これによって、原水が第２の反応槽６０内の処理水は、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）が低くなった処理水が得られる。この場合、特に、原水が一般汚水のように有機物の絶対濃度が比較的低く、水分量が多い場合には、排水基準レベル（例えば、ＢＯＤが排水基準レベルである２０ｐｐｍを大きく下回る５．５ｐｐｍ以下）を下回る処理水が得られることになる。
【００６６】
そして、このように清浄化された処理水は、図５及び図７に示したように、第２の反応槽６０の下流側に配設された複数のフィルター排出孔８１が形成された排出管８２内に配設された排出ポンプ８４を介して吸引され、排出本管８６から還流経路８８を介して還流されて第１の反応槽１０内に導入されるようになっている。
【００６７】
なお、この排出ポンプ８４を介して吸引された清浄化された処理水は、余剰分が生じた場合には、別途排出経路（図示せず）を介して排出したり、他の分野、例えば、発電装置の冷却水用などに利用してもよい。
【００６８】
また、原水または最初に投入する汚泥や生ゴミ中の有機物総量が多く（濃度が高く）、水分量が少ない場合には、全工程で１週間の処理では、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が１０００ｐｐｍ前後もあるので、河川等の外部への排出基準に達しない。しかしながら、本発明の処理装置では、第２の反応槽６０で処理された処理水を第１の反応槽１０に還流することになるので、外部に排出する必要がないので問題はない。また、逆に第２の反応槽６０の上部の開放部から水分の蒸発量が多くなり、還流水が不足する場合には、別途図示しない補給水供給経路から補給水を供給するようにすればよい。
【００６９】
本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではなく、例えば、第１反応槽１０、ばっ気処理槽３０、沈降処理槽４０、および第２の反応槽６０を、上記実施例のように並列に二段とする他、複数段、単数段とすることも勿論可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置るによれば、第１の反応槽に投入された生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物が、多孔質微生物処理媒質中に好気性および嫌気性の微生物が共存することになるので、これを攪拌しながらばっ気を行えば、好気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が消化され、ばっ気と攪拌をを停止すれば、嫌気性微生物によって、嫌気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化されることになる。
【００７１】
そして、第１の反応槽で分解処理された有機物を含む処理水を、ばっ気処理槽にてばっ気処理することによって、好気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物がさらに分解され消化される。
【００７２】
このばっ気処理槽にて分解され有機物を含んだ処理水は、沈降処理槽にて沈降分離処理が行われ、無機物、砂などが分離回収される。
さらに、沈降処理槽にて沈降分離された上層部の分解した有機物を含む上澄み液は、第２の反応槽底部に敷き詰められた多孔質微生物処理媒質に共存する嫌気性微生物によって、嫌気性発酵処理が行われ、ほぼ完全に生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物が消滅され、最終的に生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）が排出基準レベルまで低下した水が得られる。
【００７３】
従って、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの多種多様の有機性廃棄物を、別途発酵熱を供給することなく、ほぼ完全に消滅させ、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）を極めて低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の有機性廃棄物の処理装置を示した平面図である。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ線での縦断面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。
【図４】図４は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での平面図である。
【図５】図５は、図４のＩＶ−ＩＶ線での断面図である。
【図６】図６は、図４のＶ−Ｖ線での断面図である。
【図７】図７は、図４のＶＩ−ＶＩ線での断面図である。
【図８】図８は、エアーリフトポンプ装置を配置した状態を示す第１の反応槽の断面図である。
【符号の説明】
１０ 第１の反応槽
１１ 上部壁
１２ 投入口
１３ 側壁
１４ 開閉蓋
１５ 底壁
１６ プロペラ
１７ 排出口
１８ 駆動シャフト
１９ 攪拌装置
２０ モータ
２２ 散気装置
２４ 散気管本管
２６ 散気管
３０ ばっ気処理槽
３１ 側壁
３２ 導入排出口
３３ 散気管
３４ 底壁
３６ 傾斜側壁
３８ 散気装置
４０ 沈降処理槽
４２ オーバーフロー孔
４４ 上部壁
４６ 導入排出口
４８ 底部
５０ 送給装置
５１ 供給管
５２ 揚水管
５３ 供給孔
５４ 供給本管
６０ 第２の反応槽
６２ 底壁
６４ シンダーコンクリート
６６ 傾斜底面
６８ 上部
７０ エアーリフトポンプ装置
７２ 送気管
７４ 先端
７６ 揚水管
７８ 排水管
８１ フィルター排出孔
８２ 排出管
８４ 排出ポンプ
８６ 排出本管
８８ 還流経路
Ａ〜Ｃ 多孔質微生物処理媒質
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物の処理装置に関するもので、より詳細には、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの有機性廃棄物を、土壌菌などのバクテリアにより分解消滅させる処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの有機性廃棄物（以下、単にこれらを総称して「有機性廃棄物」と言う）は、焼却法、活性汚泥法、ならびに堆肥化法などの種々の処理方法によって処理している。
【０００３】
すなわち、焼却法では、固定床焼却炉、ロータリンキルン焼却炉などの焼却炉を用いてこのような有機性廃棄物を焼却処理する方法である。
この焼却法では、焼却の際に、ダイオキシンや二酸化炭素などが発生し、大気汚染、環境汚染などの原因となり、しかも焼却灰が発生するので、これを埋め立て最終処分場などに運搬廃棄しなければならず、輸送費がかかるとともに、環境汚染をきたすことになっている。また、この方法では、焼却のために重油やガスなどの補助燃料が必要であり、処理費用がかさむことにもなっている。
【０００４】
また、活性汚泥法は、有機性廃棄物をディスポーザー（粉砕機）にかけて、活性汚泥により有機性廃棄物を分解処理する方法である。
この活性汚泥法では、活性汚泥に含まれる微生物が有機性廃棄物を栄養源として増殖する際に消費されるエネルギー分だけしかその固形分を減量できず（１５％程度）効率が良くなかった。また、この方法では、微生物を常に生存させるのが難しく、微生物が死滅した場合には、取り替えなければならず操業効率が悪い。しかも、大部分が活性汚泥に含まれる微生物の死骸、すなわち、汚泥として残存するため、これを焼却処分するか、発酵させて堆肥にする等の二次処理が必要となる。
【０００５】
さらに、堆肥化法（コンポスト化）は、有機性廃棄物を微生物によって発酵させて、堆肥化して農業肥料、園芸肥料などとする方法である。しかしながら、昨今では、専業農家の数が減少してきており、その需要が減少しているのが実状である。また、この堆肥化法においては、生ゴミ、汚泥などの種類によっては処理できないものもある。
【０００６】
このため、特公平２−３４６７９号公報、特公平２−３０７６０号公報では、沈砂、最初沈殿池汚泥、散水炉処理後の沈殿汚泥、活性汚泥処理後の余剰汚泥、嫌気性消化汚泥、好気性消化汚泥などの各種汚泥を、木質細片を含む微生物培養基材としての処理媒質を含んだ処理槽にて、好気性処理と嫌気性処理を順に経時的に反復して実施して、廃水中の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）を低減させる方法および処理装置が開示されている。
【０００７】
また、特公平３−７３３５８号公報、特公平４−１０３９８号公報には、家庭用雑廃水、産業廃水、食品加工廃水等の各種廃水を、木質細片を含む微生物培養基材としての処理媒質を含んだ処理槽にて微生物処理する方法およびそのための攪拌機能付きの連続処理槽が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このため、特公平２−３４６７９号公報、特公平２−３０７６０号公報では、沈砂、最初沈殿池汚泥、散水炉処理後の沈殿汚泥、活性汚泥処理後の余剰汚泥、嫌気性消化汚泥、好気性消化汚泥などの各種汚泥を、木質細片を含む微生物培養基材としての処理媒質を含んだ処理槽にて、好気性処理と嫌気性処理を順に経時的に反復して実施して、廃水中の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）を低減させる方法および処理装置が開示されている。
【０００９】
また、特公平３−７３３５８号公報、特公平４−１０３９８号公報には、家庭用雑廃水、産業廃水、食品加工廃水等の各種廃水を、木質細片を含む微生物培養基材としての処理媒質を含んだ処理槽にて微生物処理する方法およびそのための攪拌機能付きの連続処理槽が開示されている。
【００１０】
しかしながら、上記の方法はいずれも汚泥や廃水などの固形分が比較的少なく、そのサイズも小さく、微生物分解しやすいものを対象とするものである。
したがって、これらの方法および装置をそのまま、例えば、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの有機性廃棄物を処理しようとしても、生ゴミなどはその固形分が多く、そのサイズも大きく、その種類も多岐にわたり、これらの有機性廃棄物をほぼ完全に消滅させることは到底不可能である。
【００１１】
本発明は、このような実情に鑑み、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの多種多様の有機性廃棄物を、ほぼ完全に消滅させ、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）を極めて低減することが可能な有機性廃棄物の処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述した課題および目的を達成するために発明なされたものであって、本発明の有機性廃棄物の処理装置は、生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物を処理するための処理装置であって、
多孔質微生物処理媒質と処理水と、投入された有機性廃棄物を収容し、攪拌機で攪拌しながら、ばっ気することにより好気性発酵を所定時間実施するとともに、前記ばっ気と攪拌を停止して嫌気性発酵を一定時間実施するように、交互に好気性発酵と嫌気性発酵を実施するように構成した第１の反応槽と、
前記第１の反応槽において分解した有機物を含む処理水をばっ気することにより好気性発酵を実施するばっ気処理槽と、
前記ばっ気処理槽で処理された有機物を含んだ処理水中に含まれる無機物、砂などを沈降分離する沈降処理槽と、
多孔質微生物処理媒質が底部に敷き詰められ、前記沈降処理槽で沈降分離処理された上層部の分解した有機物を含む上澄み液を、嫌気性発酵処理する第２の反応槽とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することによって、第１の反応槽に投入された生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物が、多孔質微生物処理媒質中に好気性および嫌気性の微生物が共存することになるので、これを攪拌しながらばっ気を行えば、好気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が消化され、ばっ気と攪拌をを停止すれば、嫌気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化されることになる。
【００１４】
そして、第１の反応槽で分解処理された有機物を含む処理水を、ばっ気処理槽にてばっ気処理することによって、好気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物がさらに分解され消化される。
【００１５】
このばっ気処理槽にて分解され有機物を含んだ処理水は、沈降処理槽にて沈降分離処理が行われ、無機物、砂などが分離回収される。
さらに、沈降処理槽にて沈降分離された上層部の分解した有機物を含む上澄み液は、第２の反応槽底部に敷き詰められた多孔質微生物処理媒質に共存する嫌気性微生物によって、嫌気性発酵処理が行われ、ほぼ完全に生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物が消滅され、最終的に生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）が排出基準レベルまで低下した水が得られることになる。
【００１６】
また、本発明では、前記第２の反応槽で処理した処理水を、第１の反応槽に還流する還流経路が設けられていることを特徴とする。
これにより、処理水を再び利用することができるので、閉サイクルで使用でき、水資源の低減になる。
【００１７】
さらに、本発明では、記第２の反応槽の上部が大気に開放されていることを特徴とする。
これによって、第２の反応槽の上方部分では、好気性発酵も同時に行われることになり、好気性微生物による消化分解が促進されるとともに、水が蒸発していくとともに微生物が浸入して、常に多孔質微生物処理媒質に棲息することになるので、微生物による分解、消化作用を常に維持することが可能である。
【００１８】
また、本発明では、前記ばっ気処理槽と沈降処理槽との組み合わせが複数段設けられていることを特徴とする。
これにより好気性微生物による分解、消化、無機物、砂などの沈降分離処理が促進されることになるので、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）をより低減することが可能となる。
【００１９】
また、本発明では、前記第１の反応槽、ばっ気処理槽、沈降処理槽、および第２の反応槽の組み合わせが複数段設けられていることを特徴とする。
これによって、有機性廃棄物の処理能力を向上することが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明では、前記第１の反応槽の投入口には、有機性廃棄物を粉砕する粉砕装置が配置されていることを特徴とする。
これによって、原型をある程度とどめたサイズの大きい有機性廃棄物のサイズを小さくできるので、このような物でも処理効率良く処理することが可能となる。
【００２１】
また、本発明では、前記第２の反応槽の底部が下流側に傾斜していることを特徴とする。
これにより、常に多孔質微生物処理媒質が処理水に浸かっている状態になるので、これに微生物が棲息することが可能となり、微生物による分解、消化作用を常に維持することが可能である。
【００２２】
また、本発明では、前記各処理槽との間で処理水を送給する送給装置が、エアーリフトポンプであることを特徴とする。
これによって、分解のあまり進んでいないサイズの大きい有機性廃棄物や、比重の大きい有機性廃棄物が次工程に送給されることがないので、各処理槽における反応を一定に維持することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明では、前記多孔質微生物処理媒質が、木質細片、炭化木質細片、またはその両者を含むことを特徴とする。
これによって、多孔質微生物処理媒質への微生物の棲息率が高くなるので、処理効率が高くなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の有機性廃棄物の処理装置を示した平面図、図２は、図１のＩ−Ｉ線での縦断面図、図３は、図２のＩＩ−ＩＩ線での断面図、図４は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での平面図、図５は、図４のＩＶ−ＩＶ線での断面図、図６は、図４のＶ−Ｖ線での断面図、図７は、図４のＶＩ−ＶＩ線での断面図である。
【００２５】
図示しないが、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される、例えば、漬け物、スパゲッティー、米、野菜、残飯、その他の生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの有機性廃棄物が、ゴミ収集車トラックなどで運搬され、本発明の有機性廃棄物の処理装置（以下、単に「処理装置」と言う）１の第１の反応槽１０の上部壁１１に配置された投入口１２の開閉蓋１４を開閉することにより、図示しないシュートによって、第１の反応槽１０内に投入されるようになっている。
【００２６】
第１の反応槽１０は、図１に示したように、横方向に二列の第１反応槽から構成されており、一方の第１の反応槽１０には、その投入口１２の側部に、有機性廃棄物を粉砕する粉砕装置（ディスポーザー）１６が配置されている。これによって、原型をある程度とどめたサイズの大きい有機性廃棄物のサイズを、例えば、最低φ２５×３０ｍｍ程度に小さく破砕することができ、このような物でも処理効率良く処理することができるようになっている。
【００２７】
この第１の反応槽１０内には、予め、多孔質微生物処理媒質Ａが、処理水とともに導入されている。
この多孔質微生物処理媒質Ａとしては、特公平２−３４６９７号公報に開示されるような粒径０．２〜５ｍｍの木質細片（チップ）、その炭化木質細片、ならびに、ゼオライト、多孔質セラミックなどが使用可能である。この中でも、例えば、杉などの針葉樹から作製した木質細片が、後述する微生物の棲息条件として好ましい。
【００２８】
このような多孔質材料を用いることによって、好気性微生物および嫌気性微生物が共存して棲息し、交互に作用して、有機性廃棄物を分解、消化できるためである。
【００２９】
また、前記処理水としては、後述する最終工程である第３の反応槽６０で処理され、回収された処理水を還流して使用することができる。なお、ゴミ収集車トラックなどで運搬された有機性廃棄物が放水により投入口１２から流し込まれるようになっており、この分の水も処理水として含まれる。さらに、この処理水が不足する場合には、別途、水道水などが添加される。
【００３０】
さらに、第１の反応槽１０内には、常時、例えば、約９０トン程度の容量の処理水、有機性廃棄物、および多孔質微生物処理媒質Ａが存在するように調整されている、その割合は、例えば、水分１００：有機性廃棄物１０：多孔質微生物処理媒質Ａ２０の割合で添加するのが望ましいが、これに特に限定されるものではなく、有機性廃棄物の種類によって適宜その割合を変更すればよい。
【００３１】
そして、第１の反応槽１０内には、図２及び図３に示したように、攪拌装置１９が配置されている。この攪拌装置１９は、第１の反応槽１０の底部近傍に位置するプロペラ１６と、プロペラ１６に接続した駆動シャフト１８と、第１の反応槽１０の上部壁１１に配置され駆動シャフト１８に回転力を与えるモータ２０から構成されている。この攪拌装置１９の回転数としては、例えば、２７ｒｐｍとすればよい。
【００３２】
また、第１の反応槽１０内には、図４〜図６に示したように、散気装置２２が配設されている。この散気装置２２は、図示しない空気供給源、ブロワーに接続され第１反応槽１０内を側壁１３に沿って垂直に延びる散気管本管２４と、この散気管本管２４から分岐して、第１反応槽１０の底壁１５に沿って略コの字形状に延びる散気管２６とを備えており、この散気管２６には図示しないが、多数の散気孔が形成されている。
【００３３】
このように構成される第１の反応槽１０では、投入口１２から投入された有機性廃棄物が、処理水と多孔質微生物処理媒質Ａとともに、攪拌装置１９のプロペラ１６によって攪拌され懸濁状態になるとともに、散気装置２２の散気管２６の散気孔から空気が第１の反応槽１０内に供給されることによってばっ気され、多孔質微生物処理媒質Ａに棲息する好気性微生物の分解、消化作用によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化される。
【００３４】
なお、この際、好気性微生物の分解、消化作用だけでなく、僅かではあるが、嫌気性微生物の分解、消化作用も生じている。
また、図中、多孔質微生物処理媒質Ａは、説明の便宜上、第１の反応槽１０の底部にあるように図示したが、この際には処理水中に懸濁状態（分散状態）となっている（以下、ばっ気処理槽３０においても同様である）。
【００３５】
なお、この際のばっ気量としては、特に限定されるものではなく、有機性廃棄物の種類によって適宜その割合を変更すればよいが、例えば、３．５７ｍ3／ｍｉｎとするのが望ましい。
【００３６】
そして、一定時間、例えば、２〜１２時間ばっ気処理を実施した後、散気装置２２を停止して、第１反応槽１０内へのばっ気を停止するとともに、攪拌装置１９を停止する。これにより、多孔質微生物処理媒質Ａに棲息する嫌気性微生物の分解、消化作用によって、嫌気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化される。
【００３７】
なお、この際、嫌気性微生物の分解、消化作用だけでなく、僅かではあるが、好気性微生物の分解、消化作用も生じている。
すなわち、上述したように、好気性微生物の分解、消化作用が行われる際には僅かではあるが、嫌気性微生物の分解、消化作用も生じており、逆に、嫌気性微生物の分解、消化作用が行われる際には、僅かではあるが、好気性微生物の分解、消化作用も生じている。
【００３８】
なお、この際、攪拌装置１９を停止せずに、緩やかに回転しつづけて嫌気性発酵をうながすようにしても良い。
このように一定時間、例えば、２〜１２時間嫌気性処理を行った後、第１の反応槽１０で分解処理された有機物を含む処理水は、図１の▲１▼の矢印で示したように、送給装置（図示せず）によって、第１反応槽１０の上部壁１１に形成された排出口１７から、ばっ気処理槽３０の導入排出口３２を介してばっ気処理槽３０内に送給されるようになっている。
【００３９】
なお、この場合、送給装置としては、通常のポンプを用いることも可能であるが、図８に示したようなエアーリフトポンプ装置７０を用いるのが望ましい。すなわち、エアーリフトポンプ装置７０では、送気管７２と送気管７２の先端７４に接続した揚水管７６とから構成されている。そして、送気管７２を介して空気を別途図示しない空気供給源から揚水管７６内に送給すると、先端７４の位置より上方の揚水管７６内の水が空気と混合し、比重が軽くなるが、先端７４の位置では浸水深さに相当する水圧が加わっているので、この水圧によって、比重が軽くなった揚水管７６内の水が上方に押し上げられて、排水管７８によって排出されるようになっている。
【００４０】
このようなエアーリフトポンプ装置を用いることによって、第１反応槽１０の分解のあまり進んでいないサイズの大きい生ゴミや比重の大きい生ゴミが排出されないようになっている。
【００４１】
すなわち、第１反応槽１０内においてばっ気と攪拌を停止して、処理水を静置することによって、第１反応槽１０内において、ＳＳ（固形分、浮遊物質）、ＳＳを含まない上澄み液、および沈降物に分離するため、このようなＳＳを、エアーリフトポンプ装置を用いることによって極力吸い上げないようになっている。
【００４２】
なお、この第１反応槽１０の第１の反応槽で分解処理された有機物を含む処理水をばっ気処理槽３０へ排出する排出量としては、ばっ気処理槽３０の大きさに従って設定すればよく、例えば、多いときで１０〜１５トンである。
【００４３】
このように、第１反応槽１０の上部壁１１に形成された排出口１７から第１の反応槽で分解処理された有機物を含む処理水がばっ気処理槽３０へと排出された後、第１の反応槽１０の上部壁１１に配置された投入口１２の開閉蓋１４を開け、ゴミ収集車トラックなどで運搬された新たな有機性廃棄物が投入されるとともに、最終工程である第３の反応槽６０で処理されて回収された処理水が還流経路８８によって還流されて第１の反応槽１０内に導入され、上記サイクルが繰り返されるようになっている。
【００４４】
なお、この場合の追加量としては、ばっ気処理槽３０への排出量にもよるが、処理水も含めて、例えば５トン程度であり、日に３回程度の追加が行われる。また、この追加の際には、ばっ気を停止して行うのは、投入口１２からの臭いが外部に流出して周囲への環境汚染とならないようにするためである。
【００４５】
なお、最初に稼働する際には、予め第１の反応槽１０内に土壌菌を導入しておくのが多孔質微生物処理媒質Ａに好気性微生物および嫌気性微生物が棲息するためには望ましいが、いったん第１の反応槽１０が稼働した後には、これらの土壌細菌ならびに多孔質微生物処理媒質Ａを、常に追加する必要はなく、分解能力が低下した際に適宜追加すればよい。
【００４６】
一方、ばっ気処理槽３０には、図２に示したように、第１反応槽１０の多孔質微生物処理媒質Ａと同様な多孔質微生物処理媒質Ｂが予め投入されている。また、ばっ気処理槽３０の底壁３４の一部が傾斜した傾斜側壁３６を構成するとともに、その一部が、後述する沈降処理槽４０に連通したオーバーフロー孔４２を形成している。
【００４７】
また、このばっ気処理槽３０には、図４及び図５に示したように、散気装置３８が配設されている。この散気装置３８は、図示しない空気供給源、ブロワーに接続さればっ気処理槽３０を側壁３１に沿って垂直に延びる散気管３３を備えており、この散気管３３には図示しないが、多数の散気孔が形成されている。
【００４８】
このように構成されるばっ気処理槽３０では、第１反応槽１０で分解処理された有機物を含む処理水が投入されて、この処理水と多孔質微生物処理媒質Ｂとともに、散気装置２２の散気管２６の散気孔から導入される空気の作用によって、ばっ気処理槽３０内で、図５の矢印Ｄに示したように攪拌され懸濁状態になりばっ気され、多孔質微生物処理媒質Ｂに棲息する好気性微生物の分解、消化作用によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化される。
【００４９】
なお、この際、好気性微生物の分解、消化作用だけでなく、僅かではあるが、嫌気性微生物の分解、消化作用も生じている。
なお、この際のばっ気量としては、特に限定されるものではなく、有機性廃棄物の種類によって適宜その割合を変更すればよいが、例えば、３．５７ｍ3／ｍｉｎとするのが望ましい。
【００５０】
そして、一定時間、例えば、２〜１２時間ばっ気処理を実施した後、ばっ気処理槽３０で分解処理された有機物を含む処理水は、図１の▲２▼の矢印で示したように、ばっ気処理槽３０の上壁部の導入排出口３２から、沈降処理槽４０の上部壁４４に形成された導入排出口４６から沈降処理槽４０内へと送給装置（図示せず）によって送給されるようになっている。
【００５１】
なお、この場合、送給装置としては、通常のポンプを用いることも可能であるが、図８に示したようなエアーリフトポンプ装置７０を用いるのが望ましい。
また、このばっ気処理槽３０で分解処理された有機物を含む処理水を沈降処理槽４０へ排出する排出量としては、沈降処理槽４０の大きさに従って設定すればよく、例えば、多いときで一度に５〜１０トンである。
【００５２】
一方、沈降処理槽４０は、ばっ気処理槽３０で分解処理された有機物を含む処理水が供給され、静置することによって比重差によって、処理水中に含まれる例えば、無機物、砂などの不純物を沈降処理槽４０の底部４８に堆積するように構成れている。なお、この場合、沈降処理槽４０で溢れた処理水は、図５に示したように、オーバーフロー孔４２を介してばっ気処理槽３０に戻るようになっている。
【００５３】
なお、この沈降処理槽４０の底部４８に堆積した無機物、砂などの不純物は、図示しないドレイン孔から抜き出されて回収され、別途、農業用無機物肥料などに利用されるようになっている。
【００５４】
そして、一定時間、例えば、４〜２４時間、沈降処理槽４０にて沈降処理を実施した後、沈降処理槽４０で無機物、砂などの不純物が除去された有機物を含む処理水は、図１の▲３▼の矢印で示したように、送給装置（図示せず）によって、沈降処理槽４０の上壁部の導入排出口４６から、ばっ気処理槽３０と並列に配置された第２のばっ気処理槽１３０に導入されるようになっている。
【００５５】
なお、この第２のばっ気処理槽１３０の構造は、ばっ気処理槽３０と同様な構造を有し、同じばっ気処理が行われるので、同じ構成部材に１００を加えた参照番号を付してその説明を省略する。
【００５６】
この第２のばっ気処理槽１３０ばっ気処理槽３０で分解処理された有機物を含む処理水は、図１の▲４▼の矢印で示したように、送給装置（図示せず）によって、第２の沈降処理槽１４０の導入排出口４６から第２の沈降処理槽１４０内に送給されるようになっている。
【００５７】
なお、この第２の沈降処理槽１４０の構造は、沈降処理槽４０と同様な構造を有し、同じ沈降処理が行われるので、同じ構成部材に１００を加えた参照番号を付してその説明を省略する。
【００５８】
このように、本実施例では、ばっ気処理槽３０、１３０、沈降処理槽４０、１４０を複数段、本実施例では二段設けてこれらの間で、有機物を含む処理水のばっ気処理による分解処理、沈降処理による無機物、砂などの不純物の除去をより促進するようにしたが、これを一段とすることも、３段以上とすることも勿論可能である。
【００５９】
この第２の沈降処理槽１４０において沈降処理によって無機物、砂などの不純物の除去が行われた有機物を含む処理水、すなわち上層部の上澄み液は、第２の沈降処理槽１４０の導入排出口４６から、図１の▲５▼の矢印で示したように、送給装置５０によって第２の反応槽６０に送給されるようになっている。
【００６０】
すなわち、送給装置５０は、図８に示したようエアーリフトポンプ装置７０が接続されており、図４、図５、及び図７に示したように、その揚水管５２が分岐（５６）して、第２の反応槽６０の長手方向に沿って、第２の反応槽６０の上部に配管された供給本管５４、５８に接続されている。そして、この供給本管５４、５８に、垂直方向下方に一定間隔供給本管５４、５８の長手方向にわたって離間した供給管５１が配設されており、この供給管５１には複数の供給孔５３が形成されている。
【００６１】
これにより、第２の沈降処理槽１４０において沈降処理によって無機物、砂などの不純物の除去が行われた有機物を含む処理水、すなわち上層部の上澄み液が、送給装置５０の供給管５１の供給孔５３を介して、満遍なく第２の反応槽６０内に導入されるようになっている。
【００６２】
一方、第２の反応槽６０の底壁６２上には、下流側に向かって傾斜するように、骨材に炭がらを加えたシンダーコンクリート６４が塗設されて、下流側に傾斜する傾斜底面６６が形成されており、この傾斜底面６６に多孔質微生物処理媒質Ａと同様な多孔質微生物処理媒質Ｃが、２００〜５００ｃｍ程度の厚さに敷き詰められている。
【００６３】
また、第２の反応槽６０の上部６８は大気に開放されており、植生用ネット（野芝）が張設されている。これは、第２の沈降処理槽１４０において沈降処理によって無機物、砂などの不純物の除去が行われた有機物を含む処理水は、既に相当程度まで、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）が低減されており、臭気がほとんどない状態であり、反応槽の上方部分では、好気性発酵も同時に行われることになり、微生物による消化分解が促進されるとともに、水が蒸発していくとともに微生物が浸入して、常に多孔質微生物処理媒質に棲息することになるので、微生物による分解、消化作用を常に維持するようにするためである。
【００６４】
このように、第２の沈降処理槽１４０において沈降処理によって無機物、砂などの不純物の除去が行われた有機物を含む処理水は、送給装置５０の供給管５１の供給孔５３を介して第２の反応槽６０内に導入され、多孔質微生物処理媒質Ｃに棲息する嫌気性微生物の分解、消化作用によって、嫌気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化される。また、第２の反応槽６０の上方部分では、好気性発酵も同時に行われることになり、好気性微生物による消化分解が促進される。
【００６５】
これによって、原水が第２の反応槽６０内の処理水は、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）が低くなった処理水が得られる。この場合、特に、原水が一般汚水のように有機物の絶対濃度が比較的低く、水分量が多い場合には、排水基準レベル（例えば、ＢＯＤが排水基準レベルである２０ｐｐｍを大きく下回る５．５ｐｐｍ以下）を下回る処理水が得られることになる。
【００６６】
そして、このように清浄化された処理水は、図５及び図７に示したように、第２の反応槽６０の下流側に配設された複数のフィルター排出孔８１が形成された排出管８２内に配設された排出ポンプ８４を介して吸引され、排出本管８６から還流経路８８を介して還流されて第１の反応槽１０内に導入されるようになっている。
【００６７】
なお、この排出ポンプ８４を介して吸引された清浄化された処理水は、余剰分が生じた場合には、別途排出経路（図示せず）を介して排出したり、他の分野、例えば、発電装置の冷却水用などに利用してもよい。
【００６８】
また、原水または最初に投入する汚泥や生ゴミ中の有機物総量が多く（濃度が高く）、水分量が少ない場合には、全工程で１週間の処理では、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が１０００ｐｐｍ前後もあるので、河川等の外部への排出基準に達しない。しかしながら、本発明の処理装置では、第２の反応槽６０で処理された処理水を第１の反応槽１０に還流することになるので、外部に排出する必要がないので問題はない。また、逆に第２の反応槽６０の上部の開放部から水分の蒸発量が多くなり、還流水が不足する場合には、別途図示しない補給水供給経路から補給水を供給するようにすればよい。
【００６９】
本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではなく、例えば、第１反応槽１０、ばっ気処理槽３０、沈降処理槽４０、および第２の反応槽６０を、上記実施例のように並列に二段とする他、複数段、単数段とすることも勿論可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る有機性廃棄物の処理装置るによれば、第１の反応槽に投入された生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物が、多孔質微生物処理媒質中に好気性および嫌気性の微生物が共存することになるので、これを攪拌しながらばっ気を行えば、好気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が消化され、ばっ気と攪拌をを停止すれば、嫌気性微生物によって、嫌気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物が分解され消化されることになる。
【００７１】
そして、第１の反応槽で分解処理された有機物を含む処理水を、ばっ気処理槽にてばっ気処理することによって、好気性微生物によって、好気性微生物が栄養源とする有機性廃棄物がさらに分解され消化される。
【００７２】
このばっ気処理槽にて分解され有機物を含んだ処理水は、沈降処理槽にて沈降分離処理が行われ、無機物、砂などが分離回収される。
さらに、沈降処理槽にて沈降分離された上層部の分解した有機物を含む上澄み液は、第２の反応槽底部に敷き詰められた多孔質微生物処理媒質に共存する嫌気性微生物によって、嫌気性発酵処理が行われ、ほぼ完全に生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物が消滅され、最終的に生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）が排出基準レベルまで低下した水が得られる。
【００７３】
従って、一般家庭、レストラン、食品工場などから排出される生ゴミ、食品工場などの廃水処理施設から排出される汚泥などの多種多様の有機性廃棄物を、別途発酵熱を供給することなく、ほぼ完全に消滅させ、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）およびＳＳ（固形分、浮遊物質）を極めて低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の有機性廃棄物の処理装置を示した平面図である。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ線での縦断面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。
【図４】図４は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での平面図である。
【図５】図５は、図４のＩＶ−ＩＶ線での断面図である。
【図６】図６は、図４のＶ−Ｖ線での断面図である。
【図７】図７は、図４のＶＩ−ＶＩ線での断面図である。
【図８】図８は、エアーリフトポンプ装置を配置した状態を示す第１の反応槽の断面図である。
【符号の説明】
１０ 第１の反応槽
１１ 上部壁
１２ 投入口
１３ 側壁
１４ 開閉蓋
１５ 底壁
１６ プロペラ
１７ 排出口
１８ 駆動シャフト
１９ 攪拌装置
２０ モータ
２２ 散気装置
２４ 散気管本管
２６ 散気管
３０ ばっ気処理槽
３１ 側壁
３２ 導入排出口
３３ 散気管
３４ 底壁
３６ 傾斜側壁
３８ 散気装置
４０ 沈降処理槽
４２ オーバーフロー孔
４４ 上部壁
４６ 導入排出口
４８ 底部
５０ 送給装置
５１ 供給管
５２ 揚水管
５３ 供給孔
５４ 供給本管
６０ 第２の反応槽
６２ 底壁
６４ シンダーコンクリート
６６ 傾斜底面
６８ 上部
７０ エアーリフトポンプ装置
７２ 送気管
７４ 先端
７６ 揚水管
７８ 排水管
８１ フィルター排出孔
８２ 排出管
８４ 排出ポンプ
８６ 排出本管
８８ 還流経路
Ａ〜Ｃ 多孔質微生物処理媒質
Claims (9)
- 生ゴミ、汚泥などの有機性廃棄物を処理するための処理装置であって、
多孔質微生物処理媒質と処理水と、投入された有機性廃棄物を収容し、攪拌機で攪拌しながら、ばっ気することにより好気性発酵を所定時間実施するとともに、前記ばっ気と攪拌を停止して嫌気性発酵を一定時間実施するように、交互に好気性発酵と嫌気性発酵を実施するように構成した第１の反応槽と、
前記第１の反応槽において分解した有機物を含む処理水をばっ気することにより好気性発酵を実施するばっ気処理槽と、
前記ばっ気処理槽で処理された有機物を含んだ処理水中に含まれる無機物、砂などを沈降分離する沈降処理槽と、
多孔質微生物処理媒質が底部に敷き詰められ、前記沈降処理槽で沈降分離処理された上層部の分解した有機物を含む上澄み液を、嫌気性発酵処理する第２の反応槽とを備えることを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。 - 前記第２の反応槽で処理した処理水を、第１の反応槽に還流する還流経路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の処理装置。
- 前記第２の反応槽の上部が大気に開放されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機性廃棄物の処理装置。
- 前記ばっ気処理槽と沈降処理槽との組み合わせが複数段設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理装置。
- 前記第１の反応槽、ばっ気処理槽、沈降処理槽、および第２の反応槽の組み合わせが複数段設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理装置。
- 前記第１の反応槽の投入口には、有機性廃棄物を粉砕する粉砕装置が配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理装置。
- 前記第２の反応槽の底部が下流側に傾斜していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理装置。
- 前記各処理槽との間で処理水を送給する送給装置が、エアーリフトポンプであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理装置。
- 前記多孔質微生物処理媒質が、木質細片、炭化木質細片、またはその両者を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理装置。
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