JP4343961B2 - 水中分解型の生ごみ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、水中分解型の生ごみ処理装置に関するものである。

従来、水中分解型生ごみ処理システムとして、曝気用空気の導入により微生物分解を行う分解処理槽から、残さ汚泥を残さ乾燥タンクに取り込み、この残さ乾燥タンクにおいて前記残さ汚泥を乾燥させるものは知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、そのような水中分解型生ごみ処理システムは、生ごみを破砕する破砕機と、この破砕機により破砕された生ごみを、曝気用空気の導入より微生物を含む濃縮水にて微生物分解を行う微生物分解する分解処理槽と、この分解処理槽から残さ汚泥を取り込み乾燥させる乾燥タンクと、乾燥残さを貯留する乾燥残さ貯留タンクとを備える。そして、上記処理システムは、各電磁弁や電動弁が開閉制御されて、(i)エアブロアの駆動による負圧吸引により残さ汚泥を、分解処理槽から乾燥タンクに流入させる残さ汚泥の引き抜き、(ii)曝気用空気の流入と乾燥タンク下部の加熱ヒータによる加熱との併用により、乾燥タンク内の残さ汚泥を乾燥させる残さ汚泥の乾燥、(iii)タンク内底部の回転剥離部材を駆動して、タンク底部に乾燥付着した残さ汚泥を剥離しつつ細粒化する乾燥残さ汚泥の剥離および細粒化、(iv)この細粒化された乾燥タンク内底部の乾燥残さを、負圧吸引により、乾燥残さ貯留タンクに吸い出す乾燥残さ汚泥の吸い出しまで自動的に連続処理される。

前述したような従来のシステムでは、分解処理槽は、生ごみ（発熱量１０００Ｋｃａ１／ｋｇまで）投入量の２０倍の保有水量を備える。例えば１日の処理量５０ｋｇの生ごみ処理であると仮定すれば、分解処理槽の保有水量は１０００リットルとなる。

この状態で、標準生ごみを使った通常の微生物分解を行うと、ＭＬＳＳ（浮遊懸濁状物質あるいは活性汚泥浮遊物質）が２００００ｍｇ／リットル程度になる。
特許第３６８２４４４号公報（段落００２０〜００２９及び図１）

例えば脂肪分の多い生ごみが投入されると、微生物のからだの周りが油（脂肪分）によって取り囲まれ、水中の溶存酸素を取り込みにくくなるので、微生物の活動がにぶくなってくる。食用油類はもちろん微生物によって分解されるが、ノルマルヘキサン値にして３０００ｍｇ／リットル以上の状態が長時間続く場合には、微生物活動は低下し、分解されてにくくなる。

そのため、生ごみに混じって入ってくる油脂類を分解処理槽で徹底的に分解しようとすれば、滞留時間が長くなる。また分解処理槽を大きくする必要がある。

ところで、廃水中の動植物性油脂分を計測する値であるノルマルヘキサン値３０００ｍｇ／リットルは、実はそれ程多くはなく、油分をできるだけ乾燥タンクに回収し、乾燥残さとして排出しても実用上問題はないと考えられる。

一方、分解処理槽が高濃度にならないように引き抜く水量を多くすれば、さらに多くの生ごみを処理できることになる。

そこで、本発明は、分解処理槽の容量を大きくすることなく、処理能力を高めた水中分解型の生ごみ処理装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、曝気用空気の導入より、微生物を含む濃縮水にて微生物分解を行う分解処理槽から、残さ汚泥を乾燥タンクに取り込み、この乾燥タンクにおいて前記残さ汚泥を乾燥させる水中分解型の生ごみ処理装置において、前記分解処理槽内の一部を仕切板で仕切ることにより油分離室を形成し、前記分解処理槽の残部より前記油分離室内に連通路を通じて濃縮水を吸い込み、前記油分離室内で比重差により油分を分離させる構成とし、前記分解処理槽と前記乾燥タンクとの間に、前記分解処理槽より前記分離した油分を含む濃縮水を引き抜き、曝気により蒸発濃縮処理を行いつつ生成された蒸気を前記分解処理槽に戻す蒸発濃縮装置を付設したことを特徴とする。

このようにすれば、連通路を通じて濃縮水が分解処理槽の油分離室内に吸い込まれ、油分離室内において比重差により油分が分離され、その油分が蒸発濃縮タンク内に濃縮水と共に引き抜かれる。そして、油分をできるだけ乾燥タンクにおいて回収し、乾燥残さとして排出するので、生ごみに混じって入ってくる油脂類を分解処理槽で徹底的に分解する必要がなくなる。よって、分解処理槽の容量を大きくする必要がなくなる。また、引き抜いた水を曝気により蒸発濃縮後、前記分解処理槽に戻すので、分解処理槽の濃縮水が高濃度にならず、処理能力が向上する。

よって、分解処理槽の容量を大きくすることしないで処理能力を高めることが可能となる。

請求項２に記載のように、前記分解処理槽の下部に連通する水室が設けられ、この水室に下側部分が鉛直方向に延びるように接続され前記分解処理槽から濃縮水を引き抜くエアリフト管が設けられ、前記エアリフト管と分解処理槽との間に、前記エアリフト管の下側部分と平行に延び前記水室に対し圧縮空気を供給するエア配管が設けられ、前記水室と前記分解処理槽との連通口に、前記連通口の上側部分の連通を遮断する邪魔板が配置されている構成とすることが望ましい。

このようにすれば、従来高濃縮水を揚水する場合、エアリフトの吸口部分では濃縮水が空気の流れによって上下に動揺するので、このとき、濃縮水が徐々に乾燥し堆積して最終的に前記吸口部分を塞いでしまうおそれがあったが、邪魔板を付けて、エアリフト管が接続される水室を大きくし、空気が貯まるようにしているので、濃縮水の動揺による飛沫の影響が少なくなり、詰まりにくくなる。

請求項３に記載のように、前記乾燥タンクは、内底部付近に残さ剥離部材を有しこの残さ剥離部材を駆動して乾燥残さをタンク内側面から引き剥がしつつ細粒化する乾燥残さ剥離手段を備え、前記乾燥タンクは、フリーな状態で上部より垂下される残さ吸い出し用のフレキシブルホースを備え、前記フレキシブルホースは、それの内部を通じて細長い板バネが垂下され、この板バネの下端部が前記残さ剥離部材に接触している構成とすることもできる。

このようにすれば、フレキシブルホースの内部を通じて細長い板バネが垂下され、この板バネの下端部が前記残さ剥離部材に接触するようにしているので、板バネの下端部が、駆動している前記残さ剥離部材にあたることで、板バネが常にフレキシブルホース内部で動きあるいはフレキシブルホースと一緒に運動するようになり、フレキシブルホースが詰まらないようにすることができる。

請求項４に記載のように、前記乾燥タンクは、内底部付近に残さ剥離部材を有しこの残さ剥離部材を駆動して乾燥残さをタンク内側面から引き剥がしつつ細粒化する乾燥残さ剥離手段を備え、前記残さ剥離部材は、前記乾燥タンク内底面上において放射方向に延びる撹拌アーム部を有し、鉛直軸回りに回転可能に構成され、前記撹拌アーム部の上方に、前記撹拌アーム部との間に隙間を持たせて水平方向の第１の汚泥掻き取り棒を配置し、前記撹拌アーム部の外周端に、前記乾燥タンクの内側壁との間に隙間を持たせて垂直方向の第２の汚泥掻き取り棒を設けた構成とすることも可能である。

このようにすれば、水平方向の第１の汚泥掻き取り棒及び垂直方向の第２の汚泥掻き取り棒によって、撹拌アーム部や乾燥タンクの内側壁に付いている濃縮汚泥をかき取り、固まりを破砕して細粒化することができる。

以上のように、本発明は、連通路を通じて濃縮水を分解処理槽の油分離室内に吸い込み、油分離室内において比重差により油分を分離し、その油分を蒸発濃縮タンク内に濃縮水と共に乾燥タンクに回収し、乾燥残さとして排出するので、生ごみに混じって入ってくる油脂類を分解処理槽で徹底的に分解する必要をなくすことができる。また、引き抜いた水を、蒸発濃縮装置により蒸発濃縮後前記分解処理槽に戻すので、分解処理槽の濃縮水が高濃度にならず、分解処理槽の処理能力を向上させることができる。よって、分解処理槽の容量を大きくすることしないで、処理能力を高めることを実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。なお、この実施の形態は水中分解型の生ごみ処理装置は、エアブロアーの吸引力を利用した負圧式の曝気方式である。基本的な構成は、特許第３６８２４４４号公報に記載のものと同じで、破砕機と、分解処理槽と、乾燥タンクと、乾燥残さ貯留タンクとを備えるが、分解処理槽の容量を大きくすることなく、処理能力を高めるために、(i)分解処理装置と乾燥タンクとの間に蒸発濃縮装置を設けた点、(ii)分解処理槽から破砕機に濃縮水を導入する際に用いるエアリフトを改良した点、(iii)乾燥タンクを改良した点において異なる。以下、これら異なる点について詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、この実施の形態に係る装置の分解処理槽１１は、それの内部が、仕切板１２にて油分離室１１Ａと、通常の処理室１１Ｂとに分割されている。この仕切板１２には、両室１１Ａ，１１Ｂを連通する連通路を構成するパイプ部材１３が設けられている。このパイプ部材１３は、仕切板１２を貫通する水平部１３ａと、この水平部１３ａの油分離室１１Ａ側の端部に接続され鉛直方向に延びる鉛直部１３ｂとを有する。この鉛直部１３ｂ内に、エアリフトを構成するために、空気導入用パージ管１４の下側部分が挿入されている。つまり、パージ管１４を通じて空気を導入して噴出させることで、パージ管１４の内外圧の差によって揚水するので、油分離室１１Ａ内へ処理室１１Ｂから濃縮水を吸い込むことができ、分解処理槽１１の油分離室１１Ａ内で、比重差により油分を、浮遊油として分離することができる。

また、図３に示すように、分解処理槽１１には、処理室１１Ｂの下部に連通する水室２１が設けられ、この水室２１に、下側部分が鉛直方向に延びるように接続され分解処理槽１１から濃縮水を引き抜くエアリフト管２２が設けられている。エアリフト管２２と分解処理槽１１との間に、エアリフト管２２の下側部分と平行に延び水室２１に対し空気を供給するエア配管２３が設けられている。

ところで、従来のエアリフトの場合、図７に示すように、使用時に分解処理槽１０３から濃縮水が上がってくるので、エア配管２０３内にどうしても入ってくる。この濃縮水が空気で乾燥しかつそれを繰り返すためにエア配管２０３が詰まってしまう不便があった。またエルボ２０１と分解処理槽１０３の接続部も詰まりやすく、頻繁に掃除をしなければならなかった。この原因はエアリフトを使用するのは生ごみ投入時で主に日中だけであり夜間は使用しないことから、このエルボ２０１内で濃縮水がじゃぶじゃぶ動き、乾燥と濃縮を繰り返して詰まることになると考えられる。

そのため、この実施の形態では、水室２１と分解処理槽の処理室１１Ｂとの連通口２４に、図３及び図４に示すように、前記連通口２４の上側部分の連通を遮断する邪魔板２５が配置されている。邪魔板２５は、処理室１１Ｂの内側面に沿って下方に延びる上側部分２５ａと、上側部分２５ａの下端に上端が接続され下側になるほど水室２１側に位置するように傾斜した下側部分２５ｂとを有する。

これにより、エアリフトを使用しない時は、邪魔板２５の下限まで空気が貯まるようにしている。エア配管２３は垂直に設置しかつ流体の影響を受けにくい邪魔板２５の近くに配置することで詰まりを防止する構成としている。つまり、破砕機１０１を運転しないときには、図４のＡラインまで空気が溜まっており、分解処理槽１１へ空気が吹き出している。運転時には、破砕機１０１内が負圧になるので、エア配管２３側に流れることがない。ここで、エアリフト管２２の高さは、分解処理槽１１の水面の上限よりも高く設定されている。装置停止時に、全体が大気圧になったときに、オーバーフローするのを防止するためである。

また、分解処理槽１１の油分離室１１Ａには、上部取り出し管１５と、下部取り出し管１６とが接続され、それら両管１５，１６が、共通の配管１７を通じて、後述する蒸発濃縮タンク４１の下部に接続されている。この配管１７は、濃縮汚泥移送用で、途中に電磁開閉弁ＭＶ１０が設けられている。

前記分離された浮遊油の回収は、浮遊油を含む濃縮水を、上部取出し管１５及び配管１７を通じて定期的に蒸発濃縮タンク４１に取り出すことにより行われる。蒸発濃縮タンク４１で蒸発した蒸気は、電磁開閉弁ＭＶ１４を有する配管４２を通じて、分解処理槽１１の処理室１１Ｂの上部空間に戻される。蒸発濃縮タンク４１は、分解処理槽１１の側壁に上下方向においてに高さを調節できるように取付けられている。蒸発濃縮タンク４１の容量は、乾燥タンク３１ヘ引き抜かれる水量の２倍に設定している。

蒸発濃縮タンク４１の上部には、乾燥タンク５１と外カバー５３との間の空間部から、蒸発濃縮タンク４１内の曝気管４２に空気を供給する配管４３が接続され、底部には、乾燥タンク５１に濃縮汚泥引き抜き用の配管４４が接続されている。

乾燥タンク５１は、円筒形状で、タンク外部にヒーター５２の放熱を集める外カバー５３が取付けられている、タンク５１と外カバー５３の間の底部は開放されているので、下側から空気は流入してくる。

乾燥タンク５１は、図５に示すように、その上部に減速モータ５４が設けられ、乾燥タンク５１内の底部に、回転剥離部材５５が設けられている。この回転剥離部材５５は減速モータ５４によって回転駆動され、タンク内面から乾燥残さを引き剥がしつつ細粒化するように構成されている。

回転剥離部材５５は、乾燥タンク５１内底部において鉛直軸回りに回転可能に支持されるもので、放射方向に延び内部に取り込んだ濃縮水（汚泥）の乾燥を促進するための撹拌アーム部５５Ａと、この撹拌アーム部５５Ａの下側より下方に突出するように設けられタンク底面付近まで延びる複数の足部５５Ｂとを有する。ここで、撹拌アーム部５５Ａは、平面視十字形状に配置され、タンク底面より足部５５Ｂの長さに相当する高さだけ離れている。撹拌アーム部５５Ａの中央部には、減速モータ５４によって回転駆動されるシャフト５６の下端部が連結されている。なお、撹拌アーム部５５Ａには、各足部５５Ｂが同一円の軌跡を描かないように、半径方向において位置がずれるように互い違いに取り付けられている。

また、乾燥タンク５１には、乾燥残さ引き抜き用の配管６０のほか、具体的には示していないが、従来のもの（図６参照）と同様に、曝気用空気導入用の配管が接続されている。そして、乾燥タンク５１には、配管６０に接続され弾力性を有するフレキシブルホース６１（ビニール等の残さ吸い出し管）が、タンク内に固定されることなく、フリーな状態で垂下されている。また、このフレキシブルホース６１は、配管６０を通じて、乾燥タンク５１に接続されている。

ところで、撹拌アーム部５５Ａの回転により、汚泥が徐々に乾燥されてくると粘土状になってくる。この粘土状汚泥は乾燥が進むにつれてさらに粘りが高くなってくる。具体的にはダンゴ状になったりタンクの側壁に粘着したりして乾燥が困難になってくる。

そこで、フレキシブルホース６１の内部を通じて、上下方向において細長いバネ板６２（例えば巾２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を垂下し、それの下部が撹拌アーム部５５Ａにあたるようにしている。フレキシブルホース６１自体は、下端部を撹拌アーム部５５Ａに接触させず、５ｍｍ程度の間隔を開けるように上方に位置している。これにより撹拌アーム部５５Ａが回転することにより、撹拌アーム部５５Ａがバネ板６２の下端部に当たり、フレキシブルホース６１の内側面に板バネ６２の下端部が繰り返し当たるので、フレキシブルホース６１内部で板バネ６２が動き、あるいはフレキシブルホース６１と板バネ６２とが一緒に動く。よって、フレキシブルホース６１の内部で汚泥が固着し閉塞するのが防止される。つまり、フレキシブルホース６１は常時空気が出ているが、濃縮汚泥は、撹拌されている間に、吸い出し管としてのフレキシブルホース６１に押し込まれやすく、流入したり乾燥したりしながら詰まらせるが、バネ板６２を設けることでそのような詰まりを無理なく回避することができる。

また、ダンゴ状になったものを砕き、細粒化を促進するために、撹拌アーム部５５Ａに対しては、直径１０ｍｍ程度の第１の汚泥掻き取り棒６３（例えば、ＳＵＳ）が、撹拌アーム部５５Ａの上方に間隔を開けて水平方向に延びるように配置されている。この第１の汚泥掻き取り棒６３は、支持部材６４を介して、乾燥タンク５１の内壁面に取り付けられている。これにより、撹拌アーム部５５Ａ上の汚泥が乾燥して粘土状態になってくると、この第１の汚泥掻き取り棒６３にあたり、汚泥がこすり取られて、乾燥タンク５１底部に落下し、ヒータ５２で加熱され乾燥を促進する。また、大きなかたまりの粘土状態になっているものでも、それが撹拌アーム部５５Ａと第１の汚泥掻き取り棒６３との間に狭まり、簡単に細粒化される。

また、撹拌アーム部５５Ａの外周端には垂直方向に延びる第２の汚泥掻き取り棒６５が溶接により固定され、この第２の汚泥掻き取り棒６５によってタンク内側壁にへばりつく汚泥をかきおとすことができるようになっている。

乾燥タンク５１における濃縮汚泥の乾燥に、ヒータ５２だけでなく、空気を併用しているのは、ヒータ単独による乾燥とすれば、１００℃蒸発乾燥となって温度が高くなり、タンクに付着しているフレキシブルホース６１、モータ５４等に温度に対する使用制限がでてくるので、構造上製作しにくい。そこで、タンク５１内に空気を送ることにより、低温でしかも除湿効果を加え、乾燥も早められる。またこの空気は曝気に使うので、熱回収ができる。

以下、残さ汚泥の引き抜き、乾燥という連続した動作について説明する。一連の動作は、１２時間バッチで、１日に２回のサイクルを繰り返す。

(i)残さ汚泥の引き抜き
定時になると、時計タイマーより信号が送られ、電磁開閉弁ＭＶ１４閉、電磁開閉弁ＭＶ１５開及び電磁開閉弁ＭＶ１６開とし、蒸発濃縮タンク４１内から乾燥タンク５１内に濃縮水を取り込む。このとき、電磁開閉弁ＭＶ１０は閉である。

つまり、乾燥タンク５１内が負圧状態で，電磁開閉弁ＭＶ１５が開くと、蒸発濃縮タンク４１の上部空間に大気圧が作用するので、電磁開閉弁ＭＶ１６が開くことで、蒸発濃縮タンク４１から配管Ｐ１６を通じて乾燥タンク５１に濃縮汚泥（濃縮水）が押し込まれる（吸い込まれる）ことになる。

蒸発濃縮タンク４１は空になると、電磁開閉弁ＭＶ１６閉、電磁開閉弁ＭＶ１５閉、電磁開閉弁ＭＶ１４開及び電磁開閉弁ＭＶ１０開とすると、分解処理槽１１から蒸発濃縮タンク４１に配管１７を通じて移送できる。
(ii)残さ汚泥の乾燥
電磁開閉弁ＭＶ９閉、電磁開閉弁ＭＶ４開とし、従来と同様に、外部から空気を吸入し、乾燥タンク５１内に入った濃縮水をヒータ５２の加熱とともに低温蒸発させる。

同時に、電磁開閉弁ＭＶ１６閉，電磁開閉弁ＭＶ１０閉，電磁開閉弁ＭＶ１４開，電磁開閉弁ＭＶ１５開とし、蒸発濃縮タンク４１において、曝気空気により蒸発濃縮させる。

このようにして、１２時間以内（１１時間３０分程度）で乾燥が完了し、細粒化された乾燥残さができる。なお、この乾燥残さは、従来と同様に、負圧吸引により、貯留タンクヘ吸い出される。

以後、同じ動作が繰り返される。

本発明に係る水中分解型の生ごみ処理装置の分解処理槽、蒸発濃縮タンク及び乾燥タンクとの関係を示す構成図である。 前記分解処理槽での、油分離の説明図である。 エアリフトの説明図である。 エアリフトの説明図である。 乾燥タンクの概略構成図である。 従来の水中分解型の生ごみ処理装置の全体構成図である。 従来のエアリフトの説明図である。

符号の説明

１１ 分解処理槽
１１Ａ 油分離室
１１Ｂ 処理室
１２ 仕切板
１３ パイプ部材（連通路）
２５ 邪魔板
４１ 蒸発濃縮タンク
５１ 乾燥タンク
５５ 回転剥離部材
５５Ａ 撹拌アーム部
６１ フレキシブルホース
６３ 第１の汚泥掻き取り棒
６５ 第２の汚泥掻き取り棒

Claims (4)

1. 曝気用空気の導入より、微生物を含む濃縮水にて微生物分解を行う分解処理槽から、残さ汚泥を乾燥タンクに取り込み、この乾燥タンクにおいて前記残さ汚泥を乾燥させる水中分解型の生ごみ処理装置において、
   前記分解処理槽内の一部を仕切板で仕切ることにより油分離室を形成し、前記分解処理槽の残部より前記油分離室内に連通路を通じて濃縮水を吸い込み、前記油分離室内で比重差により油分を分離させる構成とし、
   前記分解処理槽と前記乾燥タンクとの間に、前記分解処理槽より前記分離した油分を含む濃縮水を引き抜き、曝気により蒸発濃縮処理を行いつつ生成された蒸気を前記分解処理槽に戻す蒸発濃縮装置を付設したことを特徴とする水中分解型の生ごみ処理装置。
   
2. 前記分解処理槽の下部に連通する水室が設けられ、
   この水室に下側部分が鉛直方向に延びるように接続され前記分解処理槽から濃縮水を引き抜くエアリフト管が設けられ、
   前記エアリフト管と分解処理槽との間に、前記エアリフト管の下側部分と平行に延び前記水室に対し圧縮空気を供給するエア配管が設けられ、
   前記水室と前記分解処理槽との連通口に、前記連通口の上側部分の連通を遮断する邪魔板が配置されていることを特徴とする請求項１記載の水中分解型の生ごみ処理装置。
3. 前記乾燥タンクは、内底部付近に残さ剥離部材を有しこの残さ剥離部材を駆動して乾燥残さをタンク内側面から引き剥がしつつ細粒化する乾燥残さ剥離手段を備え、
   前記乾燥タンクは、フリーな状態で上部より垂下される残さ吸い出し用のフレキシブルホースを備え、
   前記フレキシブルホースは、それの内部を通じて細長い板バネが垂下され、この板バネの下端部が前記残さ剥離部材に接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の水中分解型の生ごみ処理装置。
   
4. 前記乾燥タンクは、内底部付近に残さ剥離部材を有しこの残さ剥離部材を駆動して乾燥残さをタンク内側面から引き剥がしつつ細粒化する乾燥残さ剥離手段を備え、
   前記残さ剥離部材は、前記乾燥タンク内底面上において放射方向に延びる撹拌アーム部を有し、鉛直軸回りに回転可能に構成され、
   前記撹拌アーム部の上方に、前記撹拌アーム部との間に隙間を持たせて水平方向の第１の汚泥掻き取り棒を配置し、
   前記撹拌アーム部の外周端に、前記乾燥タンクの内側壁との間に隙間を持たせて垂直方向の第２の汚泥掻き取り棒を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の水中分解型の生ごみ処理装置。

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