JP4700917B2

JP4700917B2 - 熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置および堆肥化処理方法

Info

Publication number: JP4700917B2
Application number: JP2004039542A
Authority: JP
Inventors: 功一小林
Original assignee: 功一小林
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2024-02-17
Also published as: JP2005231912A

Description

本発明は、家畜の糞尿や生ゴミ等の有機廃棄物を熟成醗酵処理して堆肥化する際に、熟成醗酵処理する前に有機廃棄物を熱風処理して乾燥・殺菌する、熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置および堆肥化処理法に関する。

従来より、家畜の糞尿や生ゴミ等の有機廃棄物は、堆肥化させて再び肥料として利用されている。堆肥化には、自然醗酵による堆積式と機械的な撹拌式とがあり、堆積式は、家畜の糞尿や生ゴミの含水率をあらかじめ６０〜７０％に調整されたものを堆積して、自然に醗酵腐熟させる方法である。一方、撹拌式は醗酵槽内へ家畜の糞尿や生ゴミを投入して、ファン等により醗酵槽内へ送風するとともに機械的に撹拌して好気的醗酵を促し、醗酵熱によって自然に水分を蒸発させつつ醗酵させる方法である。この場合、機械的撹拌による十分な好気的醗酵を促すためには、醗酵槽に投入する段階で家畜の糞尿や生ゴミの水分含量を６０％前後に調整することが重要である。いずれにしても醗酵を効率的に行うために家畜の糞尿や生ゴミの含水率を６０〜７０％前後に調整する必要がある。
堆積式においては、おが屑に牛の糞尿を混合または吸着させて７〜１０日間放置し、水分が６５〜７０％になったら１メートル以上の高さに堆積して醗酵させる方法が知られている。（例えば特許文献１参照）。
攪拌式では、処理槽内の有機廃棄物に送風して有機廃棄物に含まれる水分を蒸発させる方法（例えば特許文献２参照）、加温した糞尿処理菌の醗酵熱で水分を蒸発させる方法（例えば特許文献３参照）、糞尿を固分と液分に分離し、水分含有量を小さくした糞尿を醗酵させる方法（例えば特許文献４参照）などが知られている。
特開昭５１−１２９７６８号公報（第１頁右下欄第８行〜第２頁左上欄第５行）特開２００２−２７４９８９号公報（（００２３）、（００６０）など）特開２００２−３５５６９４号公報（請求項１、（００２２）など）特開平１１−２６８９８２号公報（請求項１、（０００５）など）

しかし、特許文献１などに記載されている堆積式の方法においては、家畜の糞尿にその量より多いおが屑や籾殻などを混合させて堆積させるのでその容量が大きくなり、広い保管場所が必要になる。また、おが屑や籾殻は醗酵工程において分解しにくく、角質物質を分解するためには数年単位の非常に長い期間を必要とする。
特許文献２および特許文献３に記載された攪拌式は、処理槽内の醗酵中の有機廃棄物に含まれる水分を蒸発させるものであり、醗酵槽に投入する段階での有機廃棄物の水分含量を調整するものではない。
特許文献４に記載された攪拌式は、醗酵槽に投入する段階での有機廃棄物の水分含量を調整することはできるが、有機廃棄物が発する臭気対策や殺菌対策に関する記載はない。

そこで本発明は、有機廃棄物を熟成醗酵させる際に、有機廃棄物の熟成醗酵を短時間で行わせるとともに、有機廃棄物の乾燥時に発生する臭気を防止し、かつ、殺菌された高品位の堆肥を得ることができる有機廃棄物の堆肥化処理装置および堆肥化処理方法を提供することを目的とする。
また本発明は、有機廃棄物の熟成醗酵時に有害物質を発生しない有機廃棄物の堆肥化処理装置および堆肥化処理方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置は、家畜の糞尿や生ゴミ等の有機廃棄物を醗酵させる醗酵槽と、前記醗酵槽で処理する前記有機廃棄物を乾燥させる乾燥ハウスと、熱風を発生させる熱風炉と、前記熱風炉で発生させた熱風を前記乾燥ハウスおよび前記醗酵槽に導入する送風機とを備えた有機廃棄物の堆肥化処理装置であって、前記醗酵槽の床面を孔のない金属板で構成し、前記乾燥ハウスの床面の少なくとも一部を孔あき金属板で構成し、前記乾燥ハウスおよび前記醗酵槽の床下には、前記熱風炉から熱風を供給する幹風路および枝風路が配され、前記送風機で前記熱風炉からの熱風を導入して前記孔あき金属板の孔から前記乾燥ハウスに熱風を導入することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置において、乾燥ハウスを予熱槽とそれに連通する乾燥室とで構成し、前記予熱槽の床面を孔のない金属板で構成したことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置において、前記乾燥室内を８０℃から１８０℃に加温することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１または請求項２記載の熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置において、側壁と天井とによって前記乾燥ハウスが覆われ、前記乾燥ハウス内の空気を排気装置で導出し第２の熱風炉で処理した前記空気の一部を、前記乾燥ハウス外へ排出することで前記乾燥ハウス内を当該乾燥ハウス周辺空間よりも圧力の低い空間としたことを特徴とする。

本発明によれば、熱風炉で発生させた熱風を用いて有機廃棄物の脱水を行うことで、有機廃棄物からの脱水を短時間で行うことができる。
また、有機廃棄物の乾燥時に発生する臭気を熱風炉で熱処理することで、特にアンモニア成分を窒素と水に分解し、熱風処理室内の空気の脱臭を行うことができる。
また、８０℃から１８０℃の熱風によって脱水することで、乾燥効果を高めるとともに、殺菌作用があり、雑菌を死滅させることができるので、良好な醗酵を行わせることができる。さらに、糞尿に混入されている種子を死滅させることで堆肥化した後の雑草の発芽を防止することができる。

本発明の第１の実施の形態の熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置は、醗酵槽の床面を孔のない金属板で構成し、乾燥ハウスの床面の少なくとも一部を孔あき金属板で構成し、乾燥ハウスおよび醗酵槽の床下には、熱風炉から熱風を供給する幹風路および枝風路が配され、送風機で熱風炉からの熱風を導入して孔あき金属板の孔から乾燥ハウスに熱風を導入するものである。本実施の形態によれば、乾燥ハウスには高い温度の熱風を導くことで脱水を早めるとともに、醗酵槽ではそれより低い温度で醗酵を行わせることができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置において、乾燥ハウスを予熱槽とそれに連通する乾燥室とで構成し、予熱槽の床面を孔のない金属板で構成したものである。本実施の形態によれば、有機廃棄物を乾燥室に導入する前に予熱槽で温度を加えることで、有機廃棄物による乾燥室の温度低下を防止することができる。特に予熱槽では、金属板に孔を設けないことで、熱風炉からの熱風を有効に乾燥室で用いることができ、必要とする高温を維持することができる。
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置において、乾燥室内を８０℃から１８０℃に加温するものである。本実施の形態によれば、８０℃から１８０℃に加温することで、乾燥効果を高めるとともに、殺菌作用があり、雑菌を死滅させることができるので、良好な醗酵を行わせることができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１または第２の実施の形態による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置において、側壁と天井とによって乾燥ハウスが覆われ、乾燥ハウス内の空気を排気装置で導出し第２の熱風炉で処理した空気の一部を、乾燥ハウス外へ排出することで乾燥ハウス内を当該乾燥ハウス周辺空間よりも圧力の低い空間としたものである。本実施の形態によれば、乾燥ハウスを当該乾燥ハウス周辺空間よりも圧力の低い空間とすることで、乾燥ハウスにて発生する臭気を外部に漏らさない。

以下本発明の一実施例における熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置および堆肥化処理方法について説明する。
図１は、本実施例による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置の全体構成を示す概念的平面図である。堆肥化処理装置１０は、有機廃棄物を熟成醗酵させる前の前処理として有機廃棄物を乾燥させる乾燥ハウス１１、乾燥ハウス１１で乾燥させた有機廃棄物を醗酵させる醗酵槽１２および醗酵槽１２で醗酵させた有機廃棄物を熟成醗酵させる熟成醗酵槽１３を基本要素として備えている。ここで、乾燥ハウス１１と醗酵槽１２とによって熱風処理室を構成している。この熱風処理室は、エアカーテン等の隔壁材によって独立した空間を形成し、また乾燥ハウス１１は、この熱風処理室内において、更にエアカーテン等の隔壁材によって独立した空間を形成している。乾燥ハウス１１は予熱槽１４とそれに連通する乾燥室１５から構成されている。予熱槽１４、乾燥室１５および醗酵槽１２は一対の側壁１６、１７で挟まれた空間内に形成され、予熱槽１４は投入口１８側を開閉自在な樹脂製のカーテン１９により外部と仕切られており、乾燥室１５は醗酵槽１２側を同様のカーテン２０で仕切られている。予熱槽１４および醗酵槽１２の床面の少なくとも一部は孔のない金属板２１、２３で構成されており、乾燥室１５の床面の少なくとも一部は後述する熱風を通過させるための孔があけられた孔あき金属板２２で構成されている。

乾燥ハウス１１および醗酵槽１２の床下には、図２に示すように、熱風炉２４から熱風を供給する幹風路２５および枝風路２６、２７が配されており、送風機２９で熱風炉２４からの熱風を導入して乾燥室１５の床面の孔あき金属板２２の孔から乾燥室１５に熱風を導入する。予熱槽１４および醗酵槽１２の床面には孔がないので、枝風路２６、２７から直接予熱槽１４内に熱風が供給されることはないが、熱風により予熱槽１４および醗酵槽１２の床面が加熱されるので、予熱槽１４および醗酵槽１２は加温される。図２に示すように、乾燥室１５の風路２６は醗酵槽１２の枝風路２７より高密度で配置され、乾燥室１５に導く熱風量または温度を醗酵槽１２に導く熱風量または温度より高くすることが好ましい。
一方、熟成醗酵槽１３の床面は孔の開いた金属板３０で構成され、床下に風路（図示せず）が配置され、熱風炉２８により熟成醗酵槽１３内に熱風を供給する。熱風炉２８は熱風炉２４より小型の熱風炉でよい。
乾燥ハウス１１および醗酵槽１２の天井部には、図３に示すように、乾燥ハウス１１および醗酵槽１２からの排気を回収する排気捕集パイプ３１、３２が配されている。排気捕集パイプ３１、３２で回収された排気空気は排気ポンプ３４により熱風炉２４に供給され、熱処理される。

図４は、乾燥ハウス１１の断面正面図である。床面３５に側壁１６、１７が設けられ、上部は天井３６で覆われている。床面３５にはさらに側壁１６、１７の内側にレール３８を載置したガイド３７が設けられており、レール３８上に搬送機３９が移動自在に設けられている。一対のガイド３７間には金属板２１、２２、２３（図４には孔あき金属板２２を示す）が順に配置されており、金属板２１、２２、２３の下の空間には幹風路２５および枝風路２６、２７が配されている。天井３６には排気捕集パイプ３１、３２が吊られている。
なお、搬送機３９としては、特開２０００−２３９０８９号公報などに記載されているロータリ式醗酵装置や特開２００２−１９２１３１号公報などに記載されているスクリュー式醗酵装置などを使用することができ、搬送機３９は有機廃棄物を搬送するとともに、攪拌を行うことができる。

図５〜図７は熱風炉２４の一例を示す図で、図５は一部破断側面図、図６は一部破断平面図、図７は空気噴出管の要部斜視図である。なお、熱風炉２８も同様の構成とすることができる。なお、本実施例においては、有機廃棄物の脱水を行う温風を生成する熱風炉と、熱風処理室内から導出した空気を熱処理する熱風炉とを、一つの熱風炉２４で構成したものを示すが、この熱風炉２４を、有機廃棄物の脱水を行う温風を生成する第１の熱風炉と、熱風処理室内から導出した空気を熱処理する第２の熱風炉で構成してもよい。また、熱風炉２４と熱風炉２８とを１台の熱風炉として構成してもよい。

熱風炉２４の主要部は、一次燃焼室４１、二次燃焼室４２、三次燃焼室４３、排気ダクト４４、及び利用側媒体通路４５で構成される。
一次燃焼室４１は、円筒状で縦型に配設される燃焼壁５１と、この燃焼壁５１に連設された底部５２と、燃焼壁５１の上端部を開閉可能に閉塞する蓋部５３で構成され、底部５２の近傍には、点検口５４と燃料供給口５５が設けられ、燃焼壁５１の上部には、一次燃焼室４１内部へ空気を供給する空気供給管５６と、一次燃焼室４１で燃焼された燃焼ガスを二次燃焼室４２へ送る一次燃焼室出口部５７が設けられている。なお、燃焼壁５１は、耐圧性能面で円筒状が好ましいが、多角面で構成されてもよい。
また、一次燃焼室４１の内部には、空気供給管５６と連設され、燃焼壁４１のほぼ中心軸を通る位置に配置された垂直空気噴出管５８と、垂直空気噴出管５８の下端部に連設され、底部５２の上部に配置される水平空気噴出管５９とを備えている。垂直空気噴出管５８には多数の空気噴出孔５８Ａを有する。水平空気噴出管５９は、図７に示すように垂直空気噴出管５８を中心に放射状に５本配置され、それぞれの水平空気噴出管５９の一方の側面には空気噴出孔５９Ａを有する。空気供給管５６には、空気送風ファン（図示せず）から空気が送られ、この空気は、垂直空気噴出管５８に設けた空気噴出孔５８Ａと水平空気噴出管５９に設けた空気噴出孔５９Ａとから一次燃焼室４１に送り込まれる。このように、垂直空気噴出管５８と水平空気噴出管５９とをそれぞれ独立させることで、垂直空気噴出管５８から噴出させる空気量と水平空気噴出管５９から噴出させる空気量を調節しやすくなる。

図７に示すように、垂直空気噴出管５８には、縦列に空気噴出孔５８Ａが略等間隔であけられ、この空気噴出孔５８Ａは、隣りあう縦列の空気噴出孔５８Ａの位置から垂直方向で所定寸法ずらして設けられる。また、水平空気噴出管５９の各々には、複数個の空気噴出孔５９Ａが設けられるが、これらの空気噴出孔５９Ａは、一次燃焼室１の中心から外方向に広がるスパイラル状の位置に空気噴出孔５９Ａが設けられる。なお、これらの空気噴出孔５９Ａは、斜め上方向に向いた孔であることが好ましい。また、空気噴出孔５８Ａについても、渦状に回転するように一方向に角度を持たせた孔であることが好ましい。また、空気噴出孔５８Ａから噴出した空気によって生じる渦の回転方向と、空気噴出孔５９Ａから噴出した空気によって生じる渦の回転方向が一致するように、空気噴出孔５８Ａの噴出方向と、空気噴出孔５９Ａの噴出方向を選定すると、一次燃焼室４１の燃焼効率がよりよい状態を得られる。

二次燃焼室４２は一次燃焼室出口部５７に連設し、一次燃焼室４１で燃焼した燃焼ガスの取り入れ口である二次燃焼室入口部６０と、二次燃焼室４２を覆う外壁部６１と、二次燃焼室４２の内部に設けられた燃焼流規制板６２と、燃焼した燃焼ガスの取り出し口である二次燃焼室出口部６３で構成される。二次燃焼室入口部６０と外壁部６１と二次燃焼室出口部６３とは、いずれも円筒形状で構成している。二次燃焼室入口部６０は外壁部６１の一端側端面の上部に接続され、二次燃焼室出口部６３は外壁部６１の他端側端面の下部に接続されている。二次燃焼室入口部６０の周辺部には、二次燃焼室６２内に空気を供給する空気供給孔６４を設けている。燃焼流規制板６２は、燃焼流の回転の中心が水平方向に移動するように螺旋形状に設けられている。このように螺旋状の燃焼規制板６２を設けることにより、二次燃焼室４２の中の燃焼ガスは渦状に回転する。なお、燃焼ガスの流れ方向は、図で示したものは水平方向であるが、傾斜させるか、又は垂直方向にしてもよい。また、二次燃焼室４２内での燃焼効率を更に高めるためには、空気供給孔６４を二次燃焼室の中間部や後端部にも設けることが好ましく、例えば一次燃焼室４１内に設けた垂直空気噴出管５８と同様な空気噴出孔を有する配管を二次燃焼室４２にその長手方向に設けることが好ましい。

三次燃焼室４３は、三次燃焼室４３の外部を覆う外部壁７１と、隔壁部７２とで覆われ、内部には三次燃焼規制板７４を有している。また、三次燃焼室４３は、二次燃焼室出口部６３に連設し、二次燃焼室４２で燃焼した燃焼ガスの取り入れ口である三次燃焼室入口部７０と、排気ダクト４４に連設された三次燃焼室出口部７３とを備えている。三次燃焼室４３の中の燃焼ガスは、下部に設けた三次燃焼室入口部７０から上方に向かうが、隔壁７２によって左右に分流する。左右共に、外部壁７１と隔壁板７２との間には、複数板からなる三次燃焼規制板７４が存在する。この三次燃焼規制板７４を構成するそれぞれの板は、一端側と他端側とで交互に外部壁７１との間に間隙が設けられているので、燃焼ガスは、一端側と他端側とを交互に折り返しつつ上昇し、三次燃焼室出口部７３で再び燃焼ガスは合流する。三次燃焼室出口部７３に導かれた燃焼ガスは、排気ダクト４４を通過して、排気ダクト４４に設けた排気ファン７５で、強制排気される。なお、外部壁７１及び隔壁部７２は円筒状であってもよい。

利用側媒体通路４５は、一次燃焼室４１と二次燃焼室４２と三次燃焼室４３を取り囲む空間と、温風送風機７６の吹き出し側に形成された温風送風部７７と、得られた温風を送り出す温風パイプ８０とから構成される。温風送風部７６と熱交換部外壁７８との間にはパンチングメタル７９が設けられている。なお、温風送風機７６から導入されるガスは、三次燃焼室４３、二次燃焼室４２、および一次燃焼室４１を順に通過させて温風パイプ８０から排出させることが好ましい。

このような構成の熱風炉によれば、一次燃焼室４１の底部で気化した燃焼ガスは、一次燃焼室４１の内部で渦状に回転するため、燃焼ガスと空気が攪拌される。したがって、一次燃焼室４１での燃焼は完全燃焼に近づく。そして一次燃焼を終えた燃焼ガスは二次燃焼室４２へ移動する。この二次燃焼室４２に移行した燃焼ガスは、二次燃焼室４２の内部において更に渦状の回転、又は流れ方向の複数回の屈折によって、燃焼ガスと空気とは攪拌されるため更に完全燃焼に近づかせることができる。したがって高温の温風を得ることができる。

つぎに、本実施例による有機廃棄物の堆肥化処理装置の動作について説明する。
まず、熱風炉２４の動作を図５〜図７により説明する。一次燃焼室４１の底部５２に設けられた燃料供給口５５から燃料となる廃油を供給する。底部５２には燃焼される廃油が溜まり、底部５２は燃焼皿の働きをする。次に、点検口５４から、点火用燃焼物を廃油の溜まっている底部５２の上に供給することで燃焼を開始する。一方、底部５２の近傍では、空気噴出孔５９Ａから空気が回転を生じるように供給される。廃油は気化しつつ燃焼し、燃焼が盛んになるにつれて燃焼温度が上昇し、空気噴出孔５９Ａから供給される空気によって燃焼ガスと空気の攪拌が促進される。このとき、排気ファン７５によって一次燃焼室４１、二次燃焼室４２、及び三次燃焼室４３内の燃焼ガスは吸引されるため、燃焼ガスは一次燃焼室４１内を上昇する。
一次燃焼室４１を上昇する燃焼ガスは、渦状に回転する流れとなり、空気と燃焼ガスとの混合が促進されるとともに、空気噴出孔５８Ａから供給される新たな空気によって更に燃焼が促進される。一次燃焼室４１の上部に至った燃焼ガスは、一次燃焼室出口部５７、二次燃焼室入口部６０を通って、二次燃焼室４２に導入される。

二次燃焼室４２内に導入された燃焼ガスは、燃焼流規制板６２によって渦状に回転する流れとなって二次燃焼室出口部６３に移動する。このとき、空気供給孔６４から新たな空気が導入されるとともに、渦状に回転する流れによって、燃焼ガスと空気の攪拌が更に促進され、燃焼が盛んになり、燃焼温度は１８００度以上の最高温度に上昇する。なお、より効果的な方法として、水平空気噴出管５９から噴出した空気の渦の回転方向と垂直空気噴出管５８から噴出した空気の渦の回転方向を一致させる。このような空気の渦は、燃焼により発生する上昇気流と重畳して、燃焼流は上方に向かう螺旋状の渦となり、燃焼に必要な適量の空気を供給すると、燃焼ガスと空気の攪拌は効果的に高まり、燃焼温度は上昇し、燃焼はより完全燃焼に近づく。

二次燃焼室出口部６３から三次燃焼室入口部７０に導かれた燃焼ガスは、下部から三次燃焼室４３内に導入される。三次燃焼室４３に導入された燃焼ガスは、外部壁７１と隔壁部７２との間を上昇する。このとき、外部壁７１と隔壁板７２との間に設けられた三次燃焼規制板７４によって、燃焼ガスは、外部壁７１の一端側と他端側とを交互に折り返しつつ上昇する。この燃焼ガスの流動によって、燃焼ガスの熱は、外部壁７１と隔壁板７２とに奪われ、燃焼温度を低下させつつ排気ダクト４４に至る。燃焼終了時に発生する煤煙は、上昇を妨げられ三次燃焼室４３の下部に蓄積される。燃焼は完全燃焼するので、廃油は完全分解されて、公害物質を含まないきれいな排気が得られる。

一方、温風送風機７６によって温風送風部７７に送り込まれる空気は、パンチングメタル７９によって均一な風圧となって、二次燃焼室４２と三次燃焼室４３を取り囲む熱交換部外壁７８内の空間である利用側媒体通路４５に導かれる。そして、二次燃焼室４２及び三次燃焼室４３から熱を奪いつつ、三次燃焼室４３の隔壁部７２で形成された空間で構成される利用側媒体通路４５を通って温風パイプ８０から送風機２９に導出される。

つぎに、図１〜図４により乾燥ハウス１１、醗酵槽１２および熟成醗酵槽１３の動作を説明する。
乾燥ハウス１１は家畜の糞尿や生ゴミ等の有機廃棄物の水分を５０％〜６０％に調整する空間で、予熱槽１４および乾燥室１５の２つのエリアに分けられている。予熱槽１４は、床面の金属板２１に床下から熱風炉２４からの熱風を、送風機２９で幹風路２５および枝風路２６を介して供給し、８０℃から１８０℃、好ましくは１５０℃から１８０℃に加温する。一方、乾燥室１５には、床下から熱風炉２４からの熱風が、幹風路２５および枝風路２６を介して床面の孔あき金属板２２に供給され、孔あき金属板２２の孔から乾燥室１５内に熱風が吹き出して８０℃から１８０℃、好ましくは１５０℃から１８０℃に加温する。すなわち、予熱槽１４および乾燥室１５からなる乾燥ハウス１１は有機廃棄物を醗酵の前に熱風処理する熱風処理室として作用する。ただし、熱風処理室の温度は１８０℃を越えると有機廃棄物が炭化してしまうので好ましくない。また、８０℃より低い温度では十分な殺菌作用を行うことができない。したがって、熱風処理室の温度は８０℃から１８０℃、好ましくは１５０℃から１８０℃に維持することが望ましい。なお、熱風処理室としての乾燥ハウスは減圧して当該熱風処理室の周辺空間よりも圧力の低い空間とする。
一方、醗酵室１２も床下から熱風炉２４からの熱風が幹風路２５および枝風路２７を介して床面の金属板２３に供給され、金属板２３が加温されて余熱室を構成する。枝風路２７は枝風路２６よりも低密度で配置されており、乾燥室１５に導入される熱風量より少なくして余熱を維持する程度の温度に加温する。醗酵室１２も低温の熱風処理室として作用する。

このように温度および圧力を調整した状態で、予熱槽１４に搬送機３９を置き、投入口１８から搬送機３９内に家畜の糞尿や生ゴミ等の有機廃棄物を投入する。この場合、牛の糞のように水分含有量が９０％以上ある有機廃棄物である場合は有機廃棄物が流動状であるので、既に堆肥化した有機廃棄物や葡萄などの果実樹木の剪定枝のチップを乾燥材として混合して水分を乾燥材に吸収させ、ある程度固形化する。堆肥化した有機廃棄物は、投入した有機廃棄物が最終的に堆肥化されたときの材料と同一であるので、高品位の堆肥が得られる。果実樹木の剪定枝のチップを混合した場合は、混合されるチップの糖分が高いので醗酵を促進することができる。また、葡萄の剪定枝は枝断面が空洞化しやすいため、チップ化した後にはマカロニ状に中空となるので水分を吸収しやすく脱臭材として適している。
搬送機３９に投入された有機廃棄物は予熱槽１４で８０℃から１８０℃の温度で予熱される。予熱槽１４の床面における金属板２１には孔があいていないので、有機廃棄物の水分が床下に落下せずに、予熱により乾燥を始め、その水分が減少して固形状態になる。このとき、乾燥を均一に行うとともに有機廃棄物が団子状態にならないように搬送機３９で攪拌を行うことが好ましい。そして、この搬送機３９によって有機廃棄物を乾燥室１５に移動させる。乾燥室１５では、床下から吹き出している熱風と搬送機３９の攪拌によるエアレーション作用により乾燥が促進される。この乾燥時に、有機廃棄物からアンモニアなどの臭気を伴うガスが発生する。このときのアンモニアの発生量は３００ｐｐｍ〜４００ｐｐｍに達する。このガスは天井に配置されている排気捕集パイプ３１、３２で捕集回収され、排気ポンプ３４により熱風炉２４に供給される。熱風炉２４に供給された排気ガスは、図５の温風送風機７６から導入されて１３００℃から１８００℃での高温で熱処理される。このような高温で熱処理すると、アンモニアは瞬間的に窒素ガスと水に分解されて４ｐｐｍ以下に減少し、脱臭、無害化された後排出される。なお、高温で熱処理したガスの一部を排気口８１から排出することで、乾燥ハウス１１の室内は周辺空間よりも圧力の低い空間となるように減圧しているので、有機廃棄物から発生したアンモニアなどの臭気を伴うガスが周辺に漏洩することはない。
乾燥ハウス１１で熱風処理される時間は投入する有機廃棄物の量、乾燥ハウス１１内の温度、搬送機３９で攪拌量などにより異なるが、１２〜１８時間程度でよい。

乾燥ハウス１１を通過した有機廃棄物は醗酵槽１２に送られる。醗酵槽１２もまた独立した密封空間を形成している。そして、醗酵槽１２に送られた有機廃棄物は乾燥ハウス１１で加温された余熱を持っており、さらに、醗酵槽１２が床下からの熱風により加温されているので、６０℃から８０℃前後に加温することができる。この温度による余熱工程により有機廃棄物を更に乾燥させ、醗酵槽１２を通過した有機廃棄物の水分含有量を５０％〜６０％に減少させることができる。したがって、後述する熟成醗酵槽１３における熟成醗酵作用の立ち上げを高めることができる。なお、醗酵槽１２においても搬送機３９で攪拌を行うことが好ましい。
この醗酵槽１２に搬送された有機廃棄物は、搬入時の体積と比較すると、その体積比は１／３程度となる。また、アンモニアなどの臭気を有する成分がほとんど除去されて脱臭または消臭されており、ほとんど臭気はない。さらに、８０℃から１８０℃で熱風処理されているので、雑菌を死滅させることができる。さらに、糞尿に混入されている植物の種子を死滅させることができるので、堆肥化した後の雑草の発芽を防止することができる。

つぎに、醗酵槽１２で醗酵させた有機廃棄物は熟成醗酵槽１３に移される。熟成醗酵槽１３の床面は孔の開いた金属板３０で構成され、床下から熱風炉２８により熱風を供給すると、熟成醗酵槽１３の床面は加温され、熟成醗酵槽１３内部にも熱風が吹き出される。したがって、熟成醗酵槽１３を６０℃から８０℃前後の熟成温度に維持することができる。この温度下で床下から吹き出す熱風により有機廃棄物をエアレーションすることにより熟成醗酵させることができる。こうして有機廃棄物を堆肥化処理することができる。
この熟成醗酵工程において、熟成醗酵が進むにつれて醗酵温度は上昇し、熟成醗酵がピークを過ぎると醗酵温度が減少する。醗酵温度が減少し始めたら当該熟成醗酵工程を終了させ、山積みした有機廃棄物を攪拌し、又は上下積み替えを行うことで２回目の熟成醗酵工程を行う。２回目の熟成醗酵工程においても熟成醗酵が進むにつれて醗酵温度は上昇し、熟成醗酵がピークを過ぎると醗酵温度が減少する。このときのピークの熟成醗酵温度は１回目のピークの熟成醗酵温度より低い。この繰り返しを１回ないし２回行うことにより完熟醗酵を実現することができる。

以上のように、本実施例によれば、熱風炉で発生させた熱風を用いて有機廃棄物の脱水を行うことで、有機廃棄物からの脱水を短時間で行うことができる。
また、有機廃棄物の乾燥時に発生する臭気を熱風炉で熱処理することで、特にアンモニア成分を窒素と水に分解し、熱風処理室内の空気の脱臭を行うことができる。
また、８０℃から１８０℃の熱風によって脱水することで、乾燥効果を高めるとともに、殺菌作用があり、雑菌を死滅させることができるので良好な醗酵を行わせることができる。
さらに、糞尿に混入されている種子を死滅させることで、堆肥化した後の雑草の発芽を防止することができる。

本発明による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置および堆肥化処理方法は、家畜の糞尿、生ごみ、樹木の剪定枝、枯葉、雑草などの有機廃棄物を、堆肥などの資源化処理するための各種の堆肥化装置などに有用である。特に、有機廃棄物の資源化処理に当たり、臭気や有害物を発生せず、短時間で効率的に資源化処理が可能で、高品位の堆肥を得ることができる堆肥化装置に利用して有用である。

本発明の実施例による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置の全体構成を示す概念的平面図本発明の実施例による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置の熱風炉から熱風を供給する風路の配置を説明する概念的平面図本発明の実施例による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置の排気を回収する排気捕集パイプの配置を説明する概念的平面図本発明の実施例による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置における乾燥ハウスの断面正面図本発明の実施例による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置に使用される熱風炉の一部破断側面図本発明の実施例による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置に使用される熱風炉の一部破断平面図本発明の実施例による熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置に使用される熱風炉の空気噴出管の要部斜視図

１０堆肥化処理装置
１１乾燥ハウス
１２醗酵槽
１３熟成醗酵槽
１４予熱槽
１５乾燥室
１８投入口
１９、２０カーテン
２１、２３金属板
２２孔あき金属板
２４、２８熱風炉
２５幹風路
２６、２７枝風路
２９送風機
３１、３２排気捕集パイプ
３４排気ポンプ
３７ガイド
３８レール
３９搬送機
４１一次燃焼室
４２二次燃焼室
４３三次燃焼室
４４排気ダクト
４５利用側媒体通路
５１燃焼壁
５２底部
５３蓋部
５４点検口
５５燃料供給口
５６空気供給管
５７一次燃焼室出口部
５８垂直空気噴出管
５８Ａ、５９Ａ空気噴出孔
５９水平空気噴出管
６０二次燃焼室入口部
６１外壁部
６２燃焼流規制板
６３二次燃焼室出口部
６４空気供給孔
７１外部壁
７２隔壁部
７４三次燃焼規制板
７６温風送風機
７７温風送風部
７８熱交換部外壁
７９パンチングメタル
８０温風パイプ

Claims

家畜の糞尿や生ゴミ等の有機廃棄物を醗酵させる醗酵槽と、前記醗酵槽で処理する前記有機廃棄物を乾燥させる乾燥ハウスと、熱風を発生させる熱風炉と、前記熱風炉で発生させた熱風を前記乾燥ハウスおよび前記醗酵槽に導入する送風機とを備えた有機廃棄物の堆肥化処理装置であって、前記醗酵槽の床面を孔のない金属板で構成し、前記乾燥ハウスの床面の少なくとも一部を孔あき金属板で構成し、前記乾燥ハウスおよび前記醗酵槽の床下には、前記熱風炉から熱風を供給する幹風路および枝風路が配され、前記送風機で前記熱風炉からの熱風を導入して前記孔あき金属板の孔から前記乾燥ハウスに熱風を導入することを特徴とする熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置。
前記乾燥ハウスを予熱槽とそれに連通する乾燥室とで構成し、前記予熱槽の床面を孔のない金属板で構成したことを特徴とする請求項１に記載の熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置。
前記乾燥室内を８０℃から１８０℃に加温することを特徴とする請求項２に記載の熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置。
側壁と天井とによって前記乾燥ハウスが覆われ、前記乾燥ハウス内の空気を排気装置で導出し第２の熱風炉で処理した前記空気の一部を、前記乾燥ハウス外へ排出することで前記乾燥ハウス内を当該乾燥ハウス周辺空間よりも圧力の低い空間としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱風炉を用いた有機廃棄物の堆肥化処理装置。