JP4553746B2 - 含水物の乾燥方法及びコンポスト製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は含水物の乾燥方法及びコンポスト製造方法に関し、詳しくは、塊ができにくく、嫌気化しにくく、また含水率１０％程度でも粒状を維持し飛散しにくい含水物乾燥方法及びコンポスト製造方法に関する。
従来、下水処理場や農村集落排水処理場などから発生した汚泥は、脱水処理した後、焼却されていたが、近年の資源リサイクル化の背景下で、コンポストとして農作物肥料や公園植物肥料などに再利用されている。
特許文献１には、完熟した高品質のコンポストを簡単で且つ耐用性の高い設備でしかも低コストで製造できる有機性廃棄物のコンポスト化装置が提案されている。
本出願人らは、この特許文献１に記載の技術を実用化に向けて研究を重ねる過程で、空気供給方式に改善の余地が残っていることがわかった。
即ち、特許文献１では、コンポスト槽の下方から連続的な乾燥用加温空気と断続的な圧力空気を供給しているが、圧力供給量が少ないとショートパスして空気が十分コンポスト原料に充当できず、嫌気化するおそれがある。
また供給量が多いと攪拌・破壊効果は高いが、コンポスト槽の上壁にコンポスト原料が衝突すると固まり部ができてしまう問題があった。また破壊効果が優れているがゆえに製品となる含水率１０％程度のコンポストの場合には、粉状になってしまい飛散しやすく、包装作業の障害になるおそれがあった。
更に本出願人らは、特許文献１の技術を含水物の乾燥に適用した場合においても、上記と同様の問題が起こり得ることを見出した。
特開２００３−４７９４１号公報
そこで、本発明は、塊ができにくく、嫌気化しにくい含水物の乾燥方法を提供することを課題とする。
また本発明の他の課題は、塊ができにくく、嫌気化しにくく、また含水率１０％程度でも粒状を維持し飛散しにくいコンポスト製造方法を提供することにある。
更に本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
（請求項１）
上部に含水物を導入する導入口と排気口を備え、下方に空気供給口を備えた乾燥槽内で含水物を乾燥する方法において、
前記空気供給口から圧力空気を供給して前記含水物を層状に浮遊させる工程と、層状の含水物の層を破壊させる工程とを有することを特徴とする含水物の乾燥方法。
上部に含水物を導入する導入口と排気口を備え、下方に空気供給口を備えた乾燥槽内で含水物を乾燥する方法において、
前記空気供給口から圧力空気を供給して前記含水物を層状に浮遊させる工程と、層状の含水物の層を破壊させる工程とを有することを特徴とする含水物の乾燥方法。
（請求項２）
排気口に自動開閉弁を設け、該自動開閉弁を層状の含水物の層を破壊させる工程の開始後に閉状態から開状態に変更することを特徴とする請求項１記載の含水物の乾燥方法。
排気口に自動開閉弁を設け、該自動開閉弁を層状の含水物の層を破壊させる工程の開始後に閉状態から開状態に変更することを特徴とする請求項１記載の含水物の乾燥方法。
（請求項３）
上部にコンポスト原料の投入口と排気口を備え、内部には所定高さの仕切り壁によって画定された一次発酵槽と二次発酵槽を少なくとも配置してなり、該一次発酵槽と二次発酵槽の下方には空気供給口を備えたコンポスト製造装置において、
前記空気供給口から圧力空気を供給して前記コンポスト原料を層状に浮遊させる工程と、層状のコンポスト原料の層を破壊させる工程とを有することを特徴とするコンポスト製造方法。
上部にコンポスト原料の投入口と排気口を備え、内部には所定高さの仕切り壁によって画定された一次発酵槽と二次発酵槽を少なくとも配置してなり、該一次発酵槽と二次発酵槽の下方には空気供給口を備えたコンポスト製造装置において、
前記空気供給口から圧力空気を供給して前記コンポスト原料を層状に浮遊させる工程と、層状のコンポスト原料の層を破壊させる工程とを有することを特徴とするコンポスト製造方法。
（請求項４）
排気口に自動開閉弁を設け、該自動開閉弁を層状の前記コンポスト原料の層を破壊させる工程の開始後に閉状態から開状態に変更することを特徴とする請求項３記載のコンポスト製造方法。
排気口に自動開閉弁を設け、該自動開閉弁を層状の前記コンポスト原料の層を破壊させる工程の開始後に閉状態から開状態に変更することを特徴とする請求項３記載のコンポスト製造方法。
請求項１記載の発明によると、層浮遊と層破壊の効果的な組み合わせによって、乾燥物の塊ができにくく、また層浮遊後に層破壊を行っているので、空気が十分に行き渡るので、嫌気化するおそれがない。
請求項２記載の発明によると、層を破壊させる工程の開始後に排気口の自動開閉弁を閉状態から開状態に変更することにより、乾燥過程で生じる臭気成分を効果的に収集除去できる。
請求項３記載の発明によると、層浮遊と層破壊の効果的な組み合わせによって、得られる完熟堆肥に塊ができにくい効果があり、また層浮遊後に層破壊を行っているので、空気が十分に行き渡るので、嫌気化するおそれがなく、更に完熟堆肥の含水率は１０％程度であっても粒状を維持しているので、袋詰め作業がスムーズに行く効果がある。
請求項４記載の発明によると、層を破壊させる工程の開始後に排気口の自動開閉弁を閉状態から開状態に変更することにより、コンポスト製造過程で生じる臭気成分を効果的に収集除去できる。
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
（含水物の乾燥方法）
図１〜図４は含水物の乾燥方法を実施する装置の一例を示す断面図である。
図１〜図４は含水物の乾燥方法を実施する装置の一例を示す断面図である。
図１において、１は含水物を乾燥する方形状又は円筒状の乾燥槽である。乾燥槽１の底部には、所謂デッドスペースをなくすために傾斜部１０を設け、円錐状又は角錐状に形成されることが好ましい。傾斜部１０の下方には空間部１１が形成されている。空間部１１にはヒーター１２が設けられている。ヒーター１２は傾斜部１０の裏面に固着しておくと熱伝導効果が向上して好ましい。
２は乾燥槽１の上部に設けられる含水物の導入口である。３は乾燥槽１の上部に設けられる排気口であり、導入口２とは離れた位置に形成される。排気口３には自動開閉弁４が設けられている。
５は乾燥槽１の底部から空気を導入するための１又は２以上の空気供給管であり、圧力空気供給の為のコンプレッサー（図示せず）及び加温空気供給の為の送風機（図示せず）に接続されている。この空気供給管５から空気供給口５０を介して供給される加温空気は温度制御可能に構成されることが好ましく、乾燥温度を上昇させる上では図示しないヒーターによって加熱された空気が供給されるように制御されることが好ましい。
図１の状態は、導入口２から含水物Ａが乾燥槽１内に導入された状態を示している。この図１の状態で、空気供給管口５０から圧力空気を供給する。前記空気供給口５０から圧力空気が供給されると、乾燥槽１内の含水物Ａは層状に浮遊する（図２参照）。
図２に示すように、含水物Ａを層状に浮遊させるには、空気供給口５０から供給される空気の流速を制御することによって可能となる。
制御方法は、図５に示すように、空気供給開始から時間ｔ１までの間に乾燥槽１における流速をｖ１まで増加させる。この流速がｖ１になるまでは含水物は層状に浮遊している。
本発明の制御において、時間ｔ１は２〜３ｓｅｃ程度が好ましく、ｖ１は１．５〜２ｍ３／ｍ２／ｓｅｃが好ましい。
上記の時間ｔ１を越えると、流速はｖ１のまま維持するが、含水物の層は破壊され、図３の状態になる。図３は含水物が中央部で層破壊された状態を示している。この図３に示す状態（層破壊状態）で、流速ｖ1で空気が供給されると、この空気は攪拌に寄与する。また攪拌強度は含水物が乾燥槽１の上部天井に衝突しない範囲で任意に決定される。
乾燥に必要な空気温度は、５０〜１２０℃の範囲が好ましい。
圧力空気による攪拌と加温空気による乾燥を所定時間継続した後、空気供給を停止すると、図４のように乾燥物Ｂが得られる。
本態様では、層浮遊と層破壊の効果的な組み合わせによって、乾燥物Ｂの塊ができにくく、また層浮遊後に層破壊を行っているので、空気が十分に行き渡るので、嫌気化するおそれがない。
本発明では、上記の図２の浮遊層形成状態から図３の層破壊状態に至り、攪拌・乾燥を継続する過程で、含水物から水分が蒸発し、その水分（ミスト）の中に臭気成分（例えばアンモニア等）を含む場合には、その臭気成分を収集除去する手段を採用することが好ましい。
本発明における好ましい態様としては、排気口３に設けた自動開閉弁４を作動させて、排気口３から臭気成分を排出し、別途処理する方法を採用でき、更に好ましくは、層状の含水物の層を破壊させる工程の終了後に自動開閉弁４を閉状態から開状態に変更することにより臭気成分を効果的に除去出来る。
図５の例で説明すると、時間ｔ１後には含水物の層が破壊させる工程が終了するので、時間ｔ１経過後に自動開閉弁４を閉状態から開状態に変更すればよい。
本態様における含水物の乾燥前の水分含有率は、５０〜８５％の範囲であり、乾燥後の水分含有率は、１０〜３０％の範囲である。
本態様において、乾燥対象となる含水物は、下水処理場や農村集落排水処理場などから発生した汚泥を脱水した脱水汚泥、コンポストを製造する過程で乾燥を必要とするコンポスト原料、コンポスト化過程で得られる半熟堆肥、その他乾燥を必要とする有機性廃棄物などが挙げられる。
なお、図２〜図４において、図１と同一の符号の部位は同一の構成であるので、説明を省略する。
（コンポスト製造方法）
次に、図６に基づいて、本発明のコンポスト製造方法の一例について説明する。
次に、図６に基づいて、本発明のコンポスト製造方法の一例について説明する。
図６において、１００はコンポスト製造装置本体である。コンポスト製造装置本体１００の形態は特に限定されず、方形状又は円筒状のいずれでもよい。
コンポスト製造装置本体１００の内部には所定高さの仕切り壁１０１、１０２によって画定された一次発酵槽１０３、１０４、二次発酵槽１０５を配置している。
仕切り壁１０１、１０２の高さは、一次発酵槽１０３、１０４、二次発酵槽１０５の容量、滞留日数等により決定される。一次発酵槽１０３、１０４、二次発酵槽１０５の各々の数は図示の数に限定されない。
一次発酵槽１０３の底部には、所謂デッドスペースをなくしてコンポストの嫌気化を防止するために傾斜部１０６が設けられ、コンポスト製造装置本体１００の下方は円錐状又は角錐状に形成されることが好ましい。一次発酵槽１０４の底部にも、同様に傾斜部１０７が設けられ、二次発酵槽１０５の底部にも、同様に傾斜部１０８が設けられる。
傾斜部１０６、１０７、１０８の下方には空間部１０９、１１０、１１１が形成され、空間部１０９、１１０、１１１には各々ヒーター１１２、１１３、１１４が設けられている。ヒーター１１２、１１３、１１４は傾斜部１０６、１０７、１０８の裏面に固着しておくと熱伝導効果が向上して好ましい。
本態様において、ヒーター１１２、１１３、１１４をコンポスト原料と直接接触しないように配置すると、ヒーター１１２、１１３、１１４の異常過熱による不測の火災発生を防止出来る。
１１５はコンポスト製造装置本体１００の上部に設けられるコンポスト原料の導入口である。１１６はコンポスト製造装置本体１００の上部に設けられる排気口であり、導入口１１５とは離れた位置に形成される。排気口１１６には自動開閉弁１１７が設けられている。
なお図示しないが、コンポスト原料の導入口１１５にもコンポスト原料の導入を制御するための自動開閉弁を設けることも好ましい。コンポスト原料の導入の制御は、一次発酵槽１０３、１０４の原料界面信号をトリガーとすることが出来る。
一次発酵槽１０３、１０４の底部には、空気を導入するための１又は２以上の空気供給管１１８、１１９が各々配設され、圧力空気供給の為のコンプレッサー（図示せず）及び加温空気供給の為の送風機（図示せず）に接続されている。
なお、空気供給管の本数は格別図示に限定されるわけでなく、送風量や送風圧等に応じて適宜増加することが出来る。また空気供給管１１８、１１９から空気供給口１２０、１２１を介して供給される加温空気は温度制御可能に構成されることが好ましく、良好なコンポストを製造する上では図示しないヒーターによって加熱された空気が供給されるように制御されることが好ましい。
二次発酵槽１０５の底部にも同様に、空気を導入するための１又は２以上の空気供給管１２２が配設され、圧力空気供給の為のコンプレッサー（図示せず）及び加温空気供給の為の送風機（図示せず）に接続されている。また空気供給管１２２から空気供給口１２３を介して供給される加温空気は温度制御可能に構成されることが好ましく、良好なコンポストを製造する上では図示しないヒーターによって加熱された空気が供給されるように制御されることが好ましい。
本発明のコンポスト製造方法の一態様において、一次発酵槽１０３、１０４と二次発酵槽１０５の両方において、空気供給口１２０、１２１あるいは１２３から圧力空気を供給してコンポスト原料を層状に浮遊させる工程と、層状のコンポスト原料の層を破壊させる工程とを有することを特徴とする。
コンポスト原料を層状に浮遊させる工程と、層状のコンポスト原料の層を破壊させる工程に関しては、前述の図１〜図５において説明した方法を採用できる。
図６の一次発酵槽１０３、１０４にコンポスト原料Ａを導入口１１５から受け入れる。受け入れ終了後は導入口１１５を閉める。受け入れた時点では図１の状態にある。この図１の状態で、空気供給管口１２０、１２１から圧力空気を供給する。
圧力空気が供給されると、コンポスト製造装置本体１内のコンポスト原料Ａは層状に浮遊する（図２参照）。図２に示すように、コンポスト原料Ａを層状に浮遊させるには、空気供給口１２０、１２１から供給される空気の流速を制御することによって可能となる。
制御方法は、図５に示すように、空気供給開始から時間ｔ１までの間にコンポスト製造装置本体１における流速をｖ１まで増加させる。この流速がｖ１になるまではコンポスト原料は層状に浮遊している。
本発明の制御において、時間ｔ１は２〜３ｓｅｃ程度が好ましく、ｖ１は１．５〜２ｍ３／ｍ２／ｓｅｃが好ましい。
上記の時間ｔ１を越えると、流速はｖ１のまま維持するが、コンポスト原料の層は破壊され、図３の状態になる。図３はコンポスト原料が中央部で層破壊された状態を示している。この図３に示す状態（層破壊状態）で、流速ｖ1で空気が供給されると、この加温空気は切返しに寄与する。好気性微生物の活発な活動を支援する意味でも切返しは重要である。
また切返し強度はコンポスト原料がコンポスト製造装置本体１の上部天井に衝突しない範囲で任意に決定される。
所定時間切返しを行った後、圧力空気供給を停止し、加温空気の連続的供給により乾燥・熟成を行う。この切返しと熟成を交互に行う。
本発明では、一次発酵槽１０４においても同様に切返しと熟成を行うことにより、そして好気性微生物の作用（反応）により一次発酵が行われる。
二つの一次発酵槽１０３、１０４の間の仕切壁１０１は低いので、爆発的な層破壊が起こると、一次発酵槽１０３の原料の一部は一次発酵槽１０４に移送され、その逆に一次発酵槽１０４の原料の一部は一次発酵槽１０３に移送され、互いに混合する現象が起きるため槽毎の熟成偏差は生じない。
一次発酵槽１０４の原料は、爆発的な層破壊によって、一部は二次発酵槽１０５に送られる。二次発酵槽１０５においては一次発酵槽１０４の半熟堆肥を完熟堆肥にする。なお、二次発酵槽１０５に送られた分は一次発酵槽１０３、１０４で減量しているので、その分を導入口１１５から原料補給することも好ましい。
二次発酵槽１０５においても、前述の一次発酵槽１０３、１０４におけると同様に、層浮遊と層破壊により、好気性微生物の反応を良好な状態に維持し、切返し、熟成を繰り返し行う。これにより完熟堆肥が得られる。
本発明で得られる完熟堆肥は、層浮遊と層破壊の効果的な組み合わせによって、塊ができにくい。
また層浮遊後に層破壊を行っているので、空気が十分に行き渡るので、嫌気化するおそれがない。また槽低部の傾斜構造を付加すると、デッドスペースがないので更に嫌気化防止に寄与する。
また本発明より得られる完熟堆肥の含水率は１０％程度であるが、そのような含水率でも粒状を維持できる。即ち本発明の方法では、層破壊を採用しても、堆肥原料を装置本体１００の天井壁まで衝突させないので、粉状にならない。衝突させると堆肥は粉状になることは本発明者が実験確認している。従って、粒状を維持しているので、製品取出口１２４から製品としてコンポストを取り出し袋詰めする際に、袋詰め作業がスムーズに行える効果がある。
次に、本発明において、コンポスト製造の際の臭気防止対策について説明する。
本発明では、図６の装置を用いてコンポストを製造する際に、原料によっては、コンポスト化反応において、メチルメルカプタンなどの硫黄化合物、メチルアミン類などの窒素化合物及び酢酸、プロピオン酸などの低級脂肪酸等が生成される場合がある。
本発明では、上記の図２の浮遊層形成状態から図３の層破壊状態に至る過程で、コンポスト原料から水分（ミスト）が蒸発し、そのミストの中に臭気成分を含む場合には、その臭気成分を収集除去する。
本発明における好ましい態様としては、排気口１１６に設けた自動開閉弁１１７を作動させて、排気口１１６から臭気成分を排出し、別途処理する方法を採用でき、更に好ましくは、層状のコンポスト原料の層を破壊させる工程の終了後に自動開閉弁１１７を閉状態から開状態に変更することによる臭気成分を効果的に除去出来る。
図５の例で説明すると、時間ｔ１後にはコンポスト原料の層が破壊させる工程が開始するので、時間ｔ１経過後に自動開閉弁１１７を閉状態から開状態に変更すればよい。
本態様において、コンポスト原料は、下水処理場や農村集落排水処理場などから発生した汚泥を脱水した脱水汚泥、コンポスト化過程で得られる半熟堆肥、その他コンポスト原料となる物質（例えば炊事場から出る野菜・魚介などのくずのような家庭厨芥や産業厨芥、農産物芥、動物糞芥などの生物有機性廃棄物など）などが挙げられる。
更に、本態様において、一次発酵槽１０４と二次発酵槽１０５の間の仕切壁１０２の上部には、高さと角度を変更可能なガイド１０２Ａを設けることも出来る。かかるガイド１０２Ａによって、一次発酵槽１０４の堆肥を二次発酵槽１０５に移行させる量を制御できるし、また二次発酵槽１０５の完熟堆肥が一次発酵槽１０４に逆流するのを防止できる。
１：乾燥槽
１０：傾斜部
１１：空間部
１２：ヒーター
２：導入口
３：排気口
４：自動開閉弁
５：空気供給管
５０：空気供給口
１００：コンポスト製造装置本体
１０１、１０２：仕切り壁
１０３、１０４：一次発酵槽
１０５：二次発酵槽
１０６、１０７、１０８：傾斜部
１０９、１１０、１１１：空間部
１１２、１１３、１１４：ヒーター
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１１６：排気口
１１７：自動開閉弁
１１８、１１９：空気供給管
１２０、１２１：空気供給口
１２２：空気供給管
１２３：空気供給口
１０２Ａ：ガイド
１０：傾斜部
１１：空間部
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１０１、１０２：仕切り壁
１０３、１０４：一次発酵槽
１０５：二次発酵槽
１０６、１０７、１０８：傾斜部
１０９、１１０、１１１：空間部
１１２、１１３、１１４：ヒーター
１１５：導入口
１１６：排気口
１１７：自動開閉弁
１１８、１１９：空気供給管
１２０、１２１：空気供給口
１２２：空気供給管
１２３：空気供給口
１０２Ａ：ガイド
Claims (4)
- 上部に含水物を導入する導入口と排気口を備え、下方に空気供給口を備えた乾燥槽内で含水物を乾燥する方法において、
前記空気供給口から圧力空気を供給して前記含水物を層状に浮遊させる工程と、層状の含水物の層を破壊させる工程とを有することを特徴とする含水物の乾燥方法。 - 排気口に自動開閉弁を設け、該自動開閉弁を層状の含水物の層を破壊させる工程の開始後に閉状態から開状態に変更することを特徴とする請求項１記載の含水物の乾燥方法。
- 上部にコンポスト原料の投入口と排気口を備え、内部には所定高さの仕切り壁によって画定された一次発酵槽と二次発酵槽を少なくとも配置してなり、該一次発酵槽と二次発酵槽の下方には空気供給口を備えたコンポスト製造装置において、
前記空気供給口から圧力空気を供給して前記コンポスト原料を層状に浮遊させる工程と、層状のコンポスト原料の層を破壊させる工程とを有することを特徴とするコンポスト製造方法。 - 排気口に自動開閉弁を設け、該自動開閉弁を層状の前記コンポスト原料の層を破壊させる工程の開始後に閉状態から開状態に変更することを特徴とする請求項３記載のコンポスト製造方法。
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