JP6512859B2 - 廃棄物処理装置および廃棄物処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、家畜排泄物や食品残渣などの有機性廃棄物を処理するための廃棄物処理装置（密閉型発酵乾燥装置）および該装置を用いた廃棄物処理方法に関する。

畜産経営体から排出される家畜排泄物や食品産業事業所などから排出される食品残渣などの有機性廃棄物は、その種類および排出量が近年増大して、その処理が大きな社会的課題となっている。これらの廃棄物を焼却処理する場合、コストが高く、ダイオキシン発生の問題もある。また、埋め立て処理する場合、排気場所の確保や悪臭被害の問題がある。加えて、近年では、食品リサイクル法などの法整備により有機性廃棄物の再利用の促進が求められている。これらの点に鑑みて、有機性廃棄物を堆肥化し、循環資源としてリサイクルすることが行われている。堆肥化する場合でも、食品残渣などの有機性廃棄物は含水量が多いことから、乾燥や発酵が十分でないと、体積および重量が大きく腐敗のおそれもある。

堆肥化施設には、敷地に廃棄物を堆積し、切り替えしを行なって堆肥化を行なう「開放型」と、容器内に投入してその中で堆肥化を行なう「密閉型」に大きく分類される。密閉型は、省スペース、周囲への悪臭被害が少ないなどのメリットがある。密閉型として、例えば、微生物の発酵作用を利用した密閉型発酵乾燥装置（「コンポ」とも呼ぶ）を用いて、有機性廃棄物を乾燥および堆肥化することが行なわれている。このコンポは、円筒縦型のタンク形状であり、投入された廃棄物が外気と接触しにくい密閉縦型構造の堆肥化装置である。

従来、通気性に優れた、食品残渣の発酵処理装置として、気密性を有する縦型容器に、食品残渣と好気性微生物とを混入して、上記容器内を通気撹拌しながら好気性微生物の作用により食品残渣を発酵させる装置が提案されている（特許文献１参照）。この発酵処理装置では、縦型容器内に立設された回転軸周りに上下複数段の撹拌翼が放射状に延在されており、最下段の撹拌翼の下部に複数の通気孔が穿設され、この通気孔から容器内に通気がなされている。この装置における撹拌翼の形状としては、羽根状や棒状が例示され、特に撹拌効率の点から羽根状の撹拌翼を持つスクリュー型が記載されている。

特開２０１０−６９４７７号公報

特許文献１のように密閉型発酵乾燥装置において撹拌翼を含む撹拌手段は必須である。しかしながら、撹拌翼の形状や運転方法によっては、撹拌翼や回転軸などに掛かる負荷が大きくなりすぎて、これらが一部破損するおそれがある。また、十分な撹拌性能が得られず、発酵不良などが発生するおそれや、乾燥および堆肥化に要する時間が長くなるおそれがある。特許文献１の装置では、撹拌翼毎（段毎）の形状に関して、その差による処理量（同時間で処理可能な量）や悪臭発生量に与える影響についての検討はなされていない。

堆肥化処理では、有機物の分解により、アンモニアや、プロピオン酸、ノルマル酢酸、イソ吉草酸、ノルマル吉草酸などの低級脂肪酸といった、悪臭の原因となる物質が発生する。例えば、乾燥速度が遅い場合などに上記悪臭物質は発生しやすい。アンモニアなどの発生を抑制すれば、肥料効果の高い製品（堆肥）を製造し得る。特許文献１では送風量を上げることで、乾燥速度を早めることが記載されているが、その送風量範囲や、撹拌翼形状との関係によっては、十分な効果が得られないばかりか、処理物の温度低下により発酵不良となるおそれがある。

密閉型のコンポにおいて送風量を通常の設定値から増加させることは、発酵により温度上昇した廃棄物を冷却することに繋がると考えられており、一般には行われない行為であった。実際に後述の図５（ｂ）に示すとおり、従来構造のコンポを使用し、単純に送風量を通常の設定値から上げる場合、処理量が徐々に減る傾向にあった。

また、コンポのような密閉型は、開放型と比較して、ランニングコストが高いというデメリットがある。畜産農家などのユーザーにおいて、畜糞などの有機性廃棄物の処理は、不要物（塵）の処理であり、可能な限りコストの削減を望んでいる。複雑な構造改良を行なう場合、コストアップが避けられない。このため、長年にわたりコンポの能力維持がまず優先され、性能向上のための技術開発は大きくは進んでいないのが現状であった。よって、比較的簡易な手段で、高い処理性能を実現し、悪臭物質の発生を低減させることができ、肥料効果の高い製品（堆肥）を製造可能な装置の開発が望まれている。

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、比較的簡易な手段を用い、高い処理能力を有し、悪臭物質の発生量を低減できる廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供することを目的とする。

本発明の廃棄物処理装置は、気密性の縦型の容器と、該容器内に縦方向に設けられた回転軸と、該回転軸周りに固定された複数枚の撹拌翼と、該容器内に外気を送るための送気手段と、該容器内に蓄積する内気を容器外部に排出するための排気手段とを備えてなり、上記送気手段により容器内に外気を導入し、上記排気手段により内気を排気しつつ、上記容器内に該容器上部から投入される有機性廃棄物を上記撹拌翼で撹拌しながら発酵および乾燥させて堆肥化して該容器下部から取り出す廃棄物処理装置であり、上記撹拌翼は、上記容器内において上記回転軸の下部から上部にかけて所定間隔で離間して少なくとも３段以上の位置で、各段に少なくとも１枚以上、上記回転軸から上記容器内壁側に向けて直線的に延設されており、上記撹拌翼は、その回転方向前側に傾斜面を有し、最上段の撹拌翼の上記傾斜面における該撹拌翼の回転面に対する傾斜角度が６０度〜８５度であり、最下段の撹拌翼の上記傾斜面における該撹拌翼の回転面に対する傾斜角度が１５度〜２５度であり、最上段および最下段以外の撹拌翼の上記傾斜面における該撹拌翼の回転面に対する傾斜角度が３５度〜４５度であり、最下段の撹拌翼に、上記送気手段と連通され、該送気手段から送られる外気を容器内に導入するための通気孔を有し、上記容器の内容積は１５ｍ^３以上であり、上記送気手段は処理時に上記通気孔から上記容器内に導入する１分当たりの送風量（ｍ^３）が上記容器の内容積（ｍ^３）の１／４以上となる手段であることを特徴とする。

上記送気手段は、処理時に上記通気孔から上記容器内に導入する送風の静圧が１５ｋＰａ以上であることを特徴とする。

上記廃棄物処理装置は、上記排気手段からの排気の熱により上記送気手段から容器内に導入される外気を加温する熱交換手段を有することを特徴とする。

本発明の廃棄物処理方法は、有機性廃棄物を本発明の廃棄物処理装置を用いて堆肥化することを特徴とする。

本発明の廃棄物処理装置は、気密性の縦型の容器と、該容器内に縦方向に設けられた回転軸と、該回転軸周りに固定された複数枚の撹拌翼と、該容器内に外気を送るための送気手段と、該容器内に蓄積する内気を容器外部に排出するための排気手段とを備え、この撹拌翼が容器内において回転軸の下部から上部にかけて所定間隔で離間して少なくとも３段以上の位置で、各段に少なくとも１枚以上、回転軸から容器内壁側に向けて直線的に延設され、最下段の撹拌翼に、送気手段からの外気を容器内に導入するための通気孔を有する構成を前提として、その撹拌翼の回転方向前側の傾斜面の傾斜角度について、最上段を６０度〜８５度、最下段を１５度〜２５度、最上段および最下段以外を３５度〜４５度とし、送気手段は処理時に通気孔から容器内に導入する１分当たりの送風量（ｍ^３）が上記容器の内容積（ｍ^３）の１／４以上となる手段であるので、送風を処理物全体（細部）まで行き渡らせて超好気性としつつ、高温帯領域を拡大でき、高い処理能力と悪臭物質の低減を実現できる。

詳細には、最上段の高い傾斜角度を有する撹拌翼により、処理物（廃棄物）を平らにのばしやすくなり、外気との接触面積を増加させることができ、最上段および最下段以外の段の撹拌翼により、最上段にて発酵熱で温度上昇した処理物を積極的に撹拌することができる。また、最下段の低い傾斜角度を有する撹拌翼により、掛かる負荷を小さくしながら、処理物全体に均一に送風を行き渡らせることができる。この状態で送風量を多くしているので、より乾燥・堆肥化処理を短縮でき、低級脂肪酸やアンモニアなどの悪臭物質の発生量を著しく軽減できる。

上記送気手段において、処理時に通気孔から容器内に導入する送風の静圧が１５ｋＰａ以上であるので、処理物の含水率が高い場合でも送風を貫通させやすく、高い処理能力と悪臭物質の低減を実現できる。

上記廃棄物処理装置は、上記排気手段からの排気の熱により送気手段から容器内に導入される外気を加温する熱交換手段を有するので、処理物の発酵熱を有効に利用でき、別途ヒータが不要であり、ランニングコストを低くできる。

本発明の廃棄物処理方法は、上記本発明の廃棄物処理装置を用いるので、従来装置と比較して、有機性廃棄物の乾燥・堆肥化の処理時間を短縮でき、１日あたりの処理可能な量も多くなり、かつ、悪臭物質の発生量を低減でき、肥料効果の高い製品（堆肥）を製造し得る。

本発明の廃棄物処理装置の一例を示す縦断面図である。 容器内に導入された外気（送風）の流れを示す模式図である。 図１における撹拌翼の断面図である。 図１における最下段の撹拌翼の拡大図である。 撹拌翼形状の差異による送風量と処理量との関係を示す図である。 送風量と低級脂肪酸濃度との関係を示す図である。 撹拌翼形状の差異と低級脂肪酸濃度との関係を示す図である。 送風圧力と低級脂肪酸濃度との関係を示す図である。

本発明の廃棄物処理装置の一例を図１に基づいて説明する。図１は廃棄物処理装置の構成を示す縦断面図である。図１に示すように、廃棄物処理装置１は、円筒縦型の容器２と、容器２内に縦方向に設けられた回転軸３と、回転軸３周りに固定された複数枚の撹拌翼４と、容器２内への送気手段である送風ブロワ６と、容器２外への排気手段である排気ブロワ９とを備えてなる密閉型発酵乾燥装置（コンポ）である。特にこの容器２の内容積が１５ｍ^３以上である業務用の大型の装置である。最下段の撹拌翼の下部に通気孔４ｄを有し、送風ブロワ６から送られる外気（送風）を回転軸内に設けられた配管６ａを介して該通気孔より容器内に導入している。発酵槽である容器２は、金属製外層と断熱層とを有する断熱容器であり、かつ、通気孔から導入される以外の外気とは接触しにくい気密性容器である。また、容器２の上部に有機性廃棄物の投入口２ａと、ガスなどの排気口２ｃとを有し、底部に堆肥（処理後の有機性廃棄物）の取出口２ｂを有する。排気口２ｃは排気ブロワ９に連結されている。投入口２ａおよび取出口２ｂには、容器の気密性を確保するための開閉可能な蓋などが設けられている。

図１に示す形態では、容器２の下方に機械室５が設けられ、この機械室内に回転軸３の駆動手段８と、上述の送風ブロワ６が設けられている。回転軸３は、機械室５内に貫通しており、駆動手段８により所定回転数で回転させられる。また、排気ブロワ９を機械室５に設ける態様としてもよい。この場合、排気配管を容器上部から下部の機械室５まで伸ばし、機械室５内でその配管経路中に排気ブロワ９を設置すればよい。

廃棄物処理装置１は、容器２外周の少なくとも一部を空間を介して覆うように設置された外部断熱パネルを有する態様としてもよい。外部断熱パネルを設け、容器との二重断熱構造とすることで、屋外に設置する該装置においてより安定した処理が可能になる。外部断熱パネルの形状としては、例えば、該パネルで構成される装置外壁が上記容器の円筒外周に略外接する四角筒状などが挙げられる。

また、図１に示す形態では、送風ブロワ６から送られる外気を加温するためのヒータ７が設けられている。ヒータ７は必須ではなく、例えば、排気ブロワ９からの排気の熱を利用して送風ブロワ６から容器内に導入される外気を加温する熱交換手段（図示省略）を設けてもよい。この場合、ヒータを不要とでき、ランニングコストの低減が図れる。熱交換手段の形態や設置場所は特に限定されず、例えば、排気が充満された脱臭装置内に容器内導入前の送風配管を通すことなどが挙げられる。

本発明の廃棄物処理装置において、処理する有機性廃棄物（以下、単に「廃棄物」または「処理物」ともいう）としては、有機質成分を多く含む、家畜排泄物、食品廃棄物、浄化槽汚泥、またはこれらの混合物が挙げられる。具体的には、家畜排泄物として、鶏糞、豚糞、牛糞、馬糞などが挙げられ、食品廃棄物として生ごみ、食品製造副産物などが挙げられ、浄化槽汚泥として、家庭用浄化槽、食品工場の余剰汚泥浄化槽などから抜き取られる汚泥が挙げられる。また、廃棄物の堆肥化は、容器内において、好気性発酵菌の存在下で送風により通気しながら好気発酵させて行なう。好気性発酵菌としては、３０〜９０℃程度で活性化する発酵菌が好ましく、例えば、ジオバチスル属やバチルス属などが挙げられる。

この装置において、投入口２ａから処理物を容器２の内部に投入し、該処理物を容器内で発酵・堆肥化後に容器下部の取出口２ｂより取り出す。発酵・堆肥化は、最下段の撹拌翼の通気孔４ｄから外気を導入しつつ各撹拌翼４を低速で回転させて、処理物を通気撹拌し、好気発酵させることで行なう。また、送風により同時に乾燥もされる。最下段の撹拌翼の通気孔４ｄから容器内に導入された外気は、処理物中を通過しながら上方へ流れ、処理物より生じたガスや水蒸気とともに排気口２ｃから排気される。この排気は、排気ブロワ９により強制的に行なう。

処理物は固形物、液状物、および半液状物などを含む複雑な混合物であり、部分的には塊状物となっている。このため送風がその中心部分まで行き渡らないと嫌気状態の部分が多くなる。また、処理物の含水率が高い場合にも送風が通過しにくい状態となる。この場合、嫌気性微生物による有機性廃棄物の分解により、プロピオン酸、ノルマル酢酸、イソ吉草酸、ノルマル吉草酸などの低級脂肪酸が発生し、悪臭の原因となる。また、送風が処理物の細部まで行き渡らない場合、乾燥速度も遅れ、水分の存在によりアンモニアが発生し、同様に悪臭の原因となる。アンモニアは、尿素と水との存在下において尿素分解酵素であるウレアーゼ（豚糞）やウリカーゼ（鶏糞）が作用することで発生する。

本発明の廃棄物処理装置では、（１）送風量・送風圧力を通常よりも高く設定し得る送気手段を設け、かつ、（２）撹拌翼形状を最適化している、点に特徴を有する。これにより、処理物の含水率が高い場合でも送風を細部まで行き渡らせて超好気性としつつ、高温帯領域を拡大でき、高い処理能力と悪臭物質の低減を実現している。なお、高い処理能力とは、同時間で処理を完了できる廃棄物投入量が多いことをいい、処理の完了とは、容器内に投入した廃棄物を含水率３５質量％以下にして取り出し終えることをいう。超好気性により、嫌気性微生物の働きを抑制し、低級脂肪酸の発生を抑制できる。また、上述の尿素分解酵素は、７０℃以上で失活するため、６０℃以上の高温帯を増加させることで活性を低減でき、アンモニアの発生も抑制できる。また、大風量により、乾燥時間を短縮できる。

（１）送風量・送風圧力について
送気手段である送風ブロワ６は、処理時に撹拌翼の通気孔から容器内に導入する１分当たりの送風量（ｍ^３）を該容器の内容積（ｍ^３）の１／４以上とできる装置である。上述のとおり、本発明における容器の内容積は１５ｍ^３以上を主に対象としている。内容積は、好ましくは１５〜１００ｍ^３であり、より好ましくは１５〜６０ｍ^３であり、さらに好ましくは１５〜４５ｍ^３である。通気は処理期間中継続して行なう。処理量の増加および乾燥時間の短縮が図れ、悪臭物質である低級脂肪酸やアンモニアの発生を抑制し得ることから、上記範囲で積極的に送風量を増やすことが好ましい。ただし、送風量が多すぎると、処理物を巻き上げて排気配管に詰まるなどのおそれがあるため、上限は該容器の内容積（ｍ^３）の１／２．５とすることが好ましい。よって、例えば、容器の内容積が４１ｍ^３である場合、送風量は１０．３（４１／４）〜１６．４（４１／２．５）ｍ^３／分とすることが好ましい。また、容器内に導入する１分当たりの送風量（ｍ^３）のより好ましい範囲は、該容器の内容積（ｍ^３）の１／３．５〜１／３である。

送風量が上記範囲よりも少ない場合、図２（ａ）に示すように、最下段の撹拌翼４の通気孔４ｄから導入された外気の流れ（図中点線矢印）が、容器２の内壁側に偏り、回転軸３側の通風が十分でない場合がある。これは回転軸側の部分における発酵不良に繋がるため好ましくない。また、単純に送風量を増やすだけでも、撹拌翼形状などによっては、やはり外側に送風の流れが偏る場合があり、該部分で温度低下となり、発酵不良となるおそれがある。

なお、本発明と同分野における従来の一般的な廃棄物処理装置の送風量の規定値は容器の内容積（ｍ^３）の１／１０〜１／６程度である。例えば、容器の内容積が２１ｍ^３である場合の送風量は２．５〜３ｍ^３／分程度、容器の内容積が４１ｍ^３である場合の送風量は５〜７ｍ^３／分程度である。

送気手段である送風ブロワ６は、処理時に撹拌翼の通気孔から容器内に導入する送風の静圧を１５ｋＰａ以上とできる装置を用いることが好ましい。より好ましくは、２０ｋＰａ以上である。静圧は、送風ブロワから撹拌翼の通気孔までの経路途中に設けた圧力計により測定する。このような高い静圧の送風ブロワを用いて高圧の送風を送ることで、図２（ｂ）に示すように、含水率の高い廃棄物を処理する場合にも処理物内を送風が貫通でき、容器２の内部全体に十分な送風を行き渡らせることができる。また、回転軸３側への送風も十分に行なわれ、容器２の内壁側への偏りも防止できる。さらに、送風圧力を上げることで、体積当たりの酸素量が増加するとともに、熱効率も向上する。これらの結果、低級脂肪酸の発生などを著しく減少させることができる。

（２）撹拌翼形状について
撹拌翼４は、容器内おいて回転軸３の下部から上部にかけて所定間隔で離間して複数段の位置で各段に所定枚数設けられている。図１に示す形態では、段数は５段であり、撹拌翼枚数は、下部から１段目に３枚（うち１枚は図示せず）、２段目に２枚、３段目に１枚、４段目に１枚、５段目に２枚の計９枚が設けられている。撹拌翼４の段数は図１に示す例に限定されず、少なくとも３段以上の位置に設けることが好ましい。図１においては、下部から１段目を「下段」、２段目と３段目を「中段」、４段目と５段目を「上段」として分類する。ここで、段数を３段以上で任意の段数とする場合、最上段は必ず「上段」に分類され、最下段は必ず「下段」に分類される。最上段と最下段以外については、少なくとも１段を「中段」とし、残りをその位置に応じて「上段」「中段」「下段」に分類する。なお、「上段」は容器２の縦方向中央位置より上の領域にあり、「下段」は容器２の縦方向中央位置より下の領域にある。

また、各段における撹拌翼の枚数についても図１に示す例に限定されず、少なくとも１枚設ければよい。最下段の撹拌翼（通気孔有）については、全体に対して送風を均一かつ十分に行なうため、３枚以上を円周方向等間隔で設けることが好ましい。なお、撹拌翼は、上段から下段にいくほど掛かる負荷が大きくなり、各撹拌翼においては、主軸に近い部分ほど掛かる負荷が小さくなる。

廃棄物（処理物）は、後述するように容器２に満載せずに１０〜２０％程度の空間の余裕を設けて投入する。撹拌翼４は、容器２の底部から処理物の高さＨまでの範囲に配置し、最上段の撹拌翼の位置が処理物の略最上部に位置する。また、最下段の撹拌翼の位置は、容器２の底部から若干上方とし、該底部との間に隙間を設けることが好ましい。また、各段の距離は、この最上段と最下段を基準にして段数に応じて任意に決定できる。

従来の密閉型発酵乾燥装置では、撹拌翼を複数段に設けるものはあるが、撹拌翼はどの段においても撹拌（最下段は送風も）のみに供されるとの認識であり、すべての段で同様の形状の撹拌翼が使用され、段毎の役割については十分な検討がなされていない。これに対して、本発明では各段（特に、下段、中段、上段の３段階の位置）における撹拌翼の役割を明確化し、これを元にその形態について検討している。

それぞれの役割については以下の通りである。上段（特に最上段）は、処理物を平らにのばし、外気（撹拌翼から導入されたもの）との接触面積を増やすことで、発酵を促進することに供される。中段は、上段にて発酵熱で温度上昇した処理物を積極的に撹拌することに供される。下段（特に最下段）は、撹拌が上段および中段で完結しているため、主に全体に送風を行なうことに供される。

全ての撹拌翼４の形状は、回転軸３から容器２の内壁側に向けて直線的に延設されたピッチドパドル形状であり、その回転方向前側に傾斜面を有している。これら撹拌翼４の傾斜面は、該撹拌翼の回転面（水平面）に対して９０度未満（鋭角）の傾斜角度で傾斜した平面である。すなわち、回転方向後側方向と傾斜面上側方向とのなす角が９０度未満である。撹拌翼が回転するに従い処理物が該傾斜面に沿って乗り上げる形で撹拌される。

撹拌翼の形状を図３に基づいて詳細に説明する。図３は、図１における各段における撹拌翼の回転軸方向の断面図である。図３に示すように、各撹拌翼４は、該撹拌翼の回転面に平行（水平）な底板４ｂと、底板４ｂに接合された斜板４ａと、底板４ｂと斜板４ａとに接合された断面Ｌ字の屈曲板４ｃとから構成される。斜板４ａの外表面（平面）が上述の「撹拌翼の傾斜面」であり、該斜板４ａは底板４ｂにおける回転方向前側に接合されている。なお、撹拌翼の形状は、上述の傾斜面を有していれば、その他の具体的構造は特に図３に示す形状に限定されない。ただし、最下段の撹拌翼については、後述の外気経路が必要となる。

本発明の廃棄物処理装置において、上段のうち最上段の撹拌翼４の傾斜面の傾斜角度θ_１は、６０度〜８５度であり、６０度〜７０度がより好ましく、６２〜６７度がより好ましい。下段（最下段を含む）の撹拌翼４の傾斜面の傾斜角度θ_３は、１５度〜２５度であり、１８度〜２２度がより好ましい。上段（特に最上段）については、傾斜角度を上記範囲のように高くすることで、処理物を平らにのばしやすくなり、外気との接触面積を増加させることができる。また、処理物の上部であるため撹拌抵抗が小さく、高い傾斜角度でも負荷が大きくなりにくい。一方、下段については、処理物の下部であるため撹拌抵抗が大きいが、傾斜角度を上記範囲のように低くすることで負荷を小さくできる。また、撹拌が上段および中段で完結しているため、傾斜角度を低くして該部分の撹拌性能を低下させても装置全体として十分な撹拌性能を発揮できる。さらに、最下段の撹拌翼の傾斜角度は、該撹拌翼の役割である送風性能に悪影響を与えない。

中段の撹拌翼４の傾斜面の傾斜角度θ_２は、３５度〜４５度であり、３８度〜４２度がより好ましい。中段は、上段にて発酵熱で温度上昇した処理物を積極的に撹拌することに供される。中段において、下方への流動が多い場合には外気との接触時間や接触量の減少に繋がるが、上記のような傾斜角度を有する撹拌翼とすることで、この下方への流動を極力なくすことができる。また、中段の傾斜角度が大きいほど、撹拌性能は向上するが、負荷は大きくなる。

上述した送風量などと併せて高い処理能力と大幅な悪臭低減などを図れることから、図１に示す構成（全５段）において、下から、２０度（最下段）、４０度、４０度、４０度、６５度（最上段）とすることが最も好ましい。

各撹拌翼４は、斜板４ａと底板４ｂと屈曲板４ｃとで囲まれた中空部分４ｅを有する。最下段の撹拌翼４の中空部分４ｅが、回転軸３内の配管６ａ（図１参照）に連通し、屈曲板４ｃ下部等に設けられた通気孔４ｄ（貫通孔）までの外気経路を形成している。通気孔４ｄが設けられる屈曲板４ｃ下部は、回動方向後側に位置するので、処理物による目詰まりが起こりにくい。また、図１に示す形態では、最下段の撹拌翼のみに通気孔を形成しているが、これに限定されず、例えば、さらに１段上の撹拌翼にも通気孔を形成してもよい。

また、図４に示すように、通気孔４ｄは、撹拌翼４の長手方向に複数個設けられており、撹拌翼の長手方向の外側（容器の内壁側）ほどその間隔が段階的に密になるように形成されている。このように通気孔４ｄを配置することで、容器２の内壁側に寄って設けられた取出口２ｂ（図１参照）から堆肥を取り出す際に、十分に通気され乾燥された状態で取り出すことができる。

本発明の廃棄物処理方法は、有機性廃棄物を上記した本発明の廃棄物処理装置を用いて堆肥化することを特徴としている。具体的な処理手順は、以下のとおりである。

（１）まず、廃棄物処理装置に、該装置の内容積に対して１０〜２０％の空間を残して、廃棄物（処理物）を投入する。１０〜２０％の空間を残して処理物を投入することにより、処理物の撹拌が十分になされるため、発酵および乾燥が効率よくなされる。

（２）処理物を所定条件下で発酵および乾燥する。
運転方法には、「バッチ運転」と「連続運転」との２つの方法がある。
（ａ）「バッチ運転」の場合、処理物を廃棄物処理装置に投入して、撹拌翼を低速で回転させ、最下段の撹拌翼の通気孔より送風（外気）を導入しながら、５日間程度発酵および乾燥する。この５日間は、取り出しも投入も行なわない。その後、３０質量％程度の発酵および乾燥された処理物（堆肥）を装置内に残して、残りの７０質量％程度の堆肥を取り出す。取り出された堆肥が製品となる。必要に応じて、これを造粒してもよい。廃棄物処理装置内に残された堆肥は、新たに投入される処理物と共に、先と同条件で撹拌されながら、５日間程度発酵および乾燥されて堆肥となる。
（ｂ）「連続運転」の場合、処理物を廃棄物処理装置に投入して、２４時間発酵および乾燥して、運転開始２４時間後に２０質量％程度の堆肥を取り出す。その後、取り出した分の新たな処理物を投入する。このように、２４時間サイクルで処理物投入と堆肥取り出しを繰り返す。

いずれの運転の場合においても、廃棄物処理装置を最初に使用するときは、発酵されてこの装置から取り出された前回の堆肥を処理物全体の３０質量％程度予め投入しておくことが好ましい。順養化された発酵菌を使用するためである。

いずれの運転の場合においても、送風量については上述の範囲で容器内に導入する。すなわち、１分当たりの送風量（ｍ^３）を該容器の内容積（ｍ^３）の１／４以上とする。また、送風圧力については上述の範囲（静圧１５ｋＰａ以上）とすることが好ましい。また、撹拌翼の回転数は、処理物の含水率に合わせて調整する。通常、４０〜６０分で１回転する程度の回転数に調整する。処理物の含水率は、撹拌翼の回転数にも依存し、早すぎる場合または遅すぎる場合のいずれにも該含水率が３５％をこえるおそれがある。また、該含水率が３５％をこえる場合、容器からの取出しが困難となるおそれがある。

１．撹拌翼形状の差異による送風量と処理量との関係
［実施例］
豚生糞（含水量７３％）を原料とし、内容積４１ｍ^３の図１に示す廃棄物処理装置を用いた。容器底面の直径は４２００ｍｍである。装置構成は図１に示すとおりである。なお、容器外周の空間を介して覆うように設置された外部断熱パネルを設けている。撹拌翼は、回転軸周りに５段で計９枚の撹拌翼を固定し、２枚以上の段については、円周方向等間隔で設けた。撹拌翼（５段構成）の傾斜面角度は、下の段から、２０度（最下段）、４０度、４０度、４０度、６５度（最上段）であり、回転方向幅は１９０ｍｍであり、長手方向長さは１９００ｍｍである。撹拌翼の回転を１回転あたり４０〜６０分に調整し、送風ブロワによる送風量（ｍ^３／分）を変化させて、１日で処理可能な処理量の調査を行なった。送風はヒータにより６０℃に加温して導入した。また、排気は３７ｍ^３／分で一定で行なった。各送風量における該処理量は、容器内に任意量の上記原料を投入し、１日の処理時間で含水率を３５質量％以下にして取り出すことができるかを判定し、可能であった場合の上限の処理量として求めた。試験時の外気温は、平均１５℃である。

［比較例］
豚生糞（含水量７３％）を原料とし、内容積４１ｍ^３の廃棄物処理装置を用いた。装置構成は、撹拌翼の角度以外は実施例１と同じである。この比較例では、撹拌翼（５段構成）の傾斜面角度は、下の段から、３２度（最下段）、３２度、３２度、３２度、３２度（最上段）としている。運転条件および処理量の判定条件を実施例と同じとし、送風ブロワによる送風量（ｍ^３／分）を変化させて１日で処理可能な処理量の調査を行なった。試験時の外気温は、平均１５℃である。

これらの結果を図５に示す。図５（ａ）が実施例、図５（ｂ）が比較例であり、それぞれ送風量と処理量との関係を示す図である。図５に示すように、従来構成の撹拌翼形状を有する比較例では、送風量を一定以上とすると、処理量が減少する。これに対し、実施例では、送風量に比例して処理量が増加しており、比較例と同容積の装置でありながら処理量の絶対量が多いことが分かる。

また、送風量（ｍ^３）と１日で処理可能な処理量（ｔ）との関係について検討する。実施例では、該処理量がほぼ頭打ちとなる送風量１２．５（ｍ^３）の場合の該処理量が８．０（ｔ）であり、送風量（ｍ^３）／処理量（ｔ）＝１．５６である。また、例えば送風量６．０（ｍ^３）の場合の該処理量が４．０（ｔ）であり、送風量（ｍ^３）／処理量（ｔ）＝１．５０である。一方、比較例では、該処理量がほぼ頭打ちとなる送風量５．０（ｍ^３）の場合の該処理量が３．０（ｔ）であり、送風量（ｍ^３）／処理量（ｔ）＝１．６７である。また、例えば送風量３．０（ｍ^３）の場合の該処理量が１．８（ｔ）であり、送風量（ｍ^３）／処理量（ｔ）＝１．６７である。

このように、送風量（ｍ^３）と１日で処理可能な処理量（ｔ）との関係は、装置構成毎にある程度の相関がある。上記結果より、本発明の廃棄物処理装置では、送風量（ｍ^３）をＸとし、該処理量（ｔ）をＹとするとき、（Ｘ／Ｙ）＜１．７となることが分かる。

２．送風量と発生する低級脂肪酸濃度との関係
豚生糞（含水量７３％）を原料とし、内容積４１ｍ^３の図１に示す廃棄物処理装置を用いた。容器底面の直径は４２００ｍｍである。装置構成は図１に示すとおりである。なお、容器外周の空間を介して覆うように設置された外部断熱パネルを設けている。撹拌翼は、回転軸周りに５段で計９枚の撹拌翼を固定し、２枚以上の段については、円周方向等間隔で設けた。撹拌翼（５段構成）の傾斜面角度は、下の段から、２０度（最下段）、４０度、４０度、４０度、６５度（最上段）であり、回転方向幅は１９０ｍｍであり、長手方向長さは１９００ｍｍである。撹拌翼の回転を１回転あたり４０〜６０分に調整し、送風ブロワによる送風量（ｍ^３／分）を変化させて、排気口から排出される低級脂肪酸の濃度（ｍｇ／Ｌ）の調査を行なった。送風はヒータにより６０℃に加温して導入した。また、排気は３７ｍ^３／分で一定で行なった。低級脂肪酸の濃度は、２４時間排気ガスを結露させたものを液体クロマトグラフ法により測定した。処理時間は１日（２４時間）であり、容器への原料投入量は送風量に比例させ、９ｍ^３／分では５５４０ｋｇ、１１ｍ^３／分では６７７０ｋｇ、１３ｍ^３／分では８０００ｋｇ、１５ｍ^３／分では９２３０ｋｇとした。

各送風量に対する低級脂肪酸の濃度の測定結果を図６に示す。図６に示すように、本発明の装置において送風量を増加させることで、低級脂肪酸の濃度が全体的に減少していることが分かる。

３．撹拌翼形状の差異と発生する低級脂肪酸濃度との関係
上述の実施例および比較例の装置において、低級脂肪酸の濃度（ｍｇ／Ｌ）の調査を行なった。実施例については、送風量１３ｍ^３／分・投入量８０００ｋｇ／１日の場合、比較例については、送風量５ｍ^３／分・投入量３０００ｋｇ／１日の場合である。低級脂肪酸の濃度は、２４時間排気ガスを結露させたものを液体クロマトグラフ法により測定した。

これらの結果を図７に示す。図７に示すように、従来構成の撹拌翼形状と送風量の比較例に対して、撹拌翼形状を改良し送風量を増加させた実施例では、低級脂肪酸の濃度が全体的に減少していることが分かる。

４．送風圧力と発生する低級脂肪酸濃度との関係
豚生糞（含水量７３％）を原料とし、内容積４１ｍ^３の図１に示す廃棄物処理装置を用いた。容器底面の直径は４２００ｍｍである。装置構成は図１に示すとおりである。なお、容器外周の空間を介して覆うように設置された外部断熱パネルを設けている。撹拌翼は、回転軸周りに５段で計９枚の撹拌翼を固定し、２枚以上の段については、円周方向等間隔で設けた。撹拌翼（５段構成）の傾斜面角度は、下の段から、２０度（最下段）、４０度、４０度、４０度、６５度（最上段）であり、回転方向幅は１９０ｍｍであり、長手方向長さは１９００ｍｍである。撹拌翼の回転を１回転あたり４０〜６０分に調整し、送風ブロワの送風の静圧（ｋＰａ）を変化させて、排気口から排出される低級脂肪酸の濃度（ｍｇ／Ｌ）の調査を行なった。静圧は、送風ブロワから撹拌翼の通気孔までの経路途中に設けた圧力計（長野計器社製ＫＰ１５−１７Ｇ）により測定した。送風はヒータにより６０℃に加温して導入した。また、排気は３７ｍ^３／分で一定で行なった。低級脂肪酸の濃度は、２４時間排気ガスを結露させたものを液体クロマトグラフ法により測定した。処理時間は１日（２４時間）であり、容器への投入量は送風圧力に比例させ、５ｋＰａでは３０００ｋｇ、１５ｋＰａでは４０００ｋｇ、２５ｋＰａでは５０００ｋｇ、３５ｋＰａでは８０００ｋｇ、４５ｋＰａでは９０００ｋｇとした。

各送風圧力に対する低級脂肪酸の濃度の測定結果を図８に示す。図８に示すように、本発明の装置において送風圧力（静圧）を増加させることで、低級脂肪酸の濃度が全体的に減少していることが分かる。

以上１．〜４．で示したように、本発明の廃棄物処理装置では、撹拌翼形状と送風量（送風圧力）を調整することで、高い処理能力を有し、悪臭物質の発生量を低減できていることが分かる。

本発明の廃棄物処理装置は、比較的簡易な手段を用い、高い処理能力を有し、悪臭物質の発生量を低減できるので、畜産経営体から排出される家畜排泄物や食品産業事業所などから排出される食品残渣などの有機性廃棄物を堆肥化するための密閉型発酵乾燥装置（コンポ）として好適に利用できる。

１ 廃棄物処理装置
２ 容器
３ 回転軸
４ 撹拌翼
５ 機械室
６ 送風ブロワ
７ ヒータ
８ 駆動手段
９ 排気ブロワ

Claims (5)

1. 気密性の縦型の容器と、該容器内に縦方向に設けられた回転軸と、該回転軸周りに固定された複数枚の撹拌翼と、該容器内に外気を送るための送気手段と、該容器内に蓄積する内気を容器外部に排出するための排気手段とを備えてなり、前記送気手段により容器内に外気を導入し、前記排気手段により内気を排気しつつ、前記容器内に該容器上部から投入される有機性廃棄物を前記撹拌翼で撹拌しながら発酵および乾燥させて堆肥化して該容器下部から取り出す廃棄物処理装置であって、
   前記撹拌翼は、前記容器内において前記回転軸の下部から上部にかけて所定間隔で離間して少なくとも３段以上の位置で、各段に少なくとも１枚以上、前記回転軸から前記容器内壁側に向けて直線的に延設されており、
   前記撹拌翼は、その回転方向前側に傾斜面を有し、
   最上段の撹拌翼の前記傾斜面における該撹拌翼の回転面に対する傾斜角度が６０度〜８５度であり、最下段の撹拌翼の前記傾斜面における該撹拌翼の回転面に対する傾斜角度が１５度〜２５度であり、最上段および最下段以外の撹拌翼の前記傾斜面における該撹拌翼の回転面に対する傾斜角度が３５度〜４５度であり、
   最下段の撹拌翼に、前記送気手段と連通され、該送気手段から送られる外気を容器内に導入するための通気孔を有し、
   前記容器の内容積は１５ｍ^３以上であり、前記送気手段は処理時に前記通気孔から前記容器内に導入する１分当たりの送風量（ｍ^３）が前記容器の内容積（ｍ^３）の１／４以上となる手段であることを特徴とする廃棄物処理装置。
2. 前記送気手段は、処理時に前記通気孔から前記容器内に導入する送風の静圧が１５ｋＰａ以上となる手段であることを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理装置。
3. 前記廃棄物処理装置は、前記排気手段からの排気の熱により前記送気手段から容器内に導入される外気を加温する熱交換手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の廃棄物処理装置。
4. 前記有機性廃棄物は、前記容器内に空間の余裕を設けて投入され、前記最上段の撹拌翼の位置が、処理物となる前記有機性廃棄物の略最上部に位置することを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の廃棄物処理装置。
5. 有機性廃棄物を廃棄物処理装置を用いて堆肥化する廃棄物処理方法であって、
   前記廃棄物処理装置が、請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の廃棄物処理装置であることを特徴とする廃棄物処理方法。