JPH09276899A - 有機性廃棄物発酵方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発酵工程において、微生物活性を急速に高め
て反応温度を上昇させ、有機性廃棄物を急速に発酵処理
する。 【解決手段】 乾燥機１内で有機性廃棄物を乾燥させ
て、５０〜７０％の含水率となるよう調整する。次に発
酵装置２内で有機性廃棄物を、発酵処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃棄物の発
酵処理に適した有機性廃棄物発酵方法およびその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水汚泥などに代表される有機性
廃棄物の多くは、脱水後、焼却、埋め立てなどによって
処分されてきた。しかし、処分場用地の不足などのため
に、処理費用が高騰してきている。また、埋め立て、海
上投棄は地球環境保全の観点からもふさわしい方法とは
いえない。そのため、有機性廃棄物の新規な処理、リサ
イクル方法の開発が望まれている。

【０００３】その一方法としてコンポスト化が、近年再
び注目をされている。しかし、コンポスト化によってリ
サイクルされる量は、極めて少量である。この理由は、
コンポスト化の際に原料の含水率を微生物の活性が最も
良好になる６０％程度に調整するため、水分調整材とし
てオガクズ、モミガラなどを大量に投入する必要があ
り、ランニングコストが多額になるからである。また、
オガクズ、モミガラなどは、分解が非常に困難なセルロ
ースなどを含むため、コンポスト化に要する時間が非常
に長くなり、約６ケ月もの長期にわたる場合もあり、装
置の大型化につながってしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
点を考慮してなされたものであり、水分調整材を用いる
ことなく、有機性廃棄物の発酵処理を高速で安価に実現
することができる有機性廃棄物発酵方法およびその装置
を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
有機性廃棄物を５０〜７０％の含水率となるよう乾燥さ
せる工程と、乾燥された有機性廃棄物を発酵させる工程
と、を備えたことを特徴とする有機性廃棄物発酵方法で
ある。

【０００６】本発明の第２の特徴は、有機性廃棄物を５
０〜７０％の含水率となるよう乾燥させる手段と、乾燥
された有機性廃棄物を発酵させる手段と、を備えたこと
を特徴とする有機性廃棄物発酵装置である。

【０００７】本発明によれば、発酵装置において、水分
調整材を用いる必要がないので、発酵装置の単位容積当
りの易分解性有機物量が多くなり、発酵による熱が大量
に発生する。これに伴って微生物活性が急速に高まり、
反応温度が上昇する。

【０００８】

【発明の実施の形態】第１の実施の形態 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明
する。

【０００９】図１は、発明による有機性廃棄物処理方法
を実施する有機性廃棄物処理装置の一例を示したもので
ある。

【００１０】図１において、有機性廃棄物処理装置は乾
燥機１を備え、この乾燥機１において有機性廃棄物は乾
燥処理を受け、発酵に適切な含水率に調整される。含水
率が調整された有機性廃棄物は、発酵装置２に投入さ
れ、発酵処理を受ける。発酵装置２には発酵装置２内部
を好気性に維持するために、空気管３ａを介してブロワ
３が接続されており、ブロア３から発酵装置２に空気が
送られる。発酵処理の終わった有機性廃棄物は、発酵装
置２より取り出されて製品となる。また発酵装置２に
は、外方へ開放された排気管５ａが接続されている。

【００１１】次に、このような有機性廃棄物処理装置を
用いて行なう有機性廃棄物処理方法について説明する。

【００１２】有機性廃棄物処理方法の有機性廃棄物処理
条件は表１のとおりである。

【００１３】

【表１】 表１の条件で下水汚泥を発酵装置２を用いてバッチ処理
で発酵処理したときの反応温度の経時変化を図２のグラ
フに示す。

【００１４】図２に示すように、乾燥機１で含水率を調
整した本発明の場合、発酵開始１５時間程度で反応温度
が７０℃にまで上昇し、１２０時間まで６５℃以上の高
温の期間が続き、その後１５０時間後には発酵反応が終
了し、常温になった。

【００１５】一方、水分調整材としてオガクズを用いた
比較例の場合、発酵処理開始からおよそ１００時間程度
で反応温度が約５０℃に到達したが、それ以降温度の変
化は見られず、発酵反応が３００時間以上続いていた。

【００１６】本発明と比較例との間に以上のような差異
が生じるのは、次の理由による。

【００１７】すなわち、本発明においては、発酵装置２
内において水分調整材を用いていないため、発酵装置２
の単位容積当りの易分解性有機物量が多く発酵による熱
が大量に発生し、これに伴い微生物活性が急速に高ま
り、反応温度が上昇する。そして、活性の高い微生物が
有機物を急速に発酵処理するため、反応が短時間で完了
する。

【００１８】一方、発酵装置２内で水分調整材を用いた
比較例では、発酵装置２の単位容積当りの易分解性有機
物量が少なく、発酵による熱の発生が少ない。そのため
発酵装置２の反応温度が実施例に比べて少なく、微生物
活性の高まりが弱く、結果として発酵時間が長くなっ
た。

【００１９】本発明の有機性廃棄物処理方法は、微生
物、酵素などの生物化学的手段で発酵が可能な有機物で
あれば、どのような有機性廃棄物にも適用が可能であ
る。また、含水率については、本実施例では、６０％で
あるが、生物化学的に発酵反応が生じる程度の含水率で
あればよく、一般的には、５０〜７０％程度の範囲に調
整するのが望ましい。詳しくは、有機性廃棄物の性状に
より決定する必要がある。また、本実施例で用いた発酵
装置２は、バッチ処理のものであるが、連続反応式の装
置であってもよい。

【００２０】なお、乾燥機１は、有機性廃棄物の含水率
を５０〜７０％程度に調整できればいかなるタイプの乾
燥機であってもよい。例えば、遠心薄膜乾燥機、ディス
クドライヤーなどが用いられる。

【００２１】第２の実施の形態 次に図３により本発明の第２の実施の形態について説明
する。図３に示す実施の形態は発酵装置２に脱臭菌供給
装置４を接続したものであり、他は図１および図２で示
す第１の実施の形態と略同一である。

【００２２】図４において、有機性廃棄物は、乾燥機１
において乾燥処理を受け、発酵に適切な含水率に調整さ
れる。含水率が調整された有機性廃棄物は、発酵装置２
に投入され、発酵処理を受ける。発酵装置２には、発酵
装置２内部を好気性に維持するためにブロワ３が接続さ
れており、ブロワ３から発酵装置２に空気が送られる。
さらに、発酵装置２で発生する臭気を抑える目的で、脱
臭菌を発酵装置２に供給する脱臭菌供給装置４が設けら
れている。発酵処理の終わった有機性廃棄物は、発酵装
置２より取り出され、製品となる。

【００２３】次に、脱臭菌供給装置４の作用について述
べる。発酵装置２内では、発酵作用により有機物が分解
され、高分子化合物がより低分子の化合物になってゆ
く。このとき、タンパク質などからはアンモニア、硫化
水素などの臭気ガスが発生する。これら臭気ガスをこの
まま発酵装置２からの排気ガスとともに廃棄すること
は、公害の発生になる。そこで、脱臭菌供給装置４によ
り発酵装置２に脱臭菌を供給し、発酵装置２からの臭気
ガス発生を抑える。ここで、脱臭菌として利用できるも
のは、チオバチルス属、硝化細菌、バチルス属、シュウ
ドモナス属などであるが、臭気成分によって、予め実験
によって決定することが望ましい。

【００２４】第３の実施の形態 次に図４により本発明の第３の実施の形態について説明
する。図４に示す第３の実施の形態は脱臭菌供給装置４
を制御装置６によって制御するものであり、他は図３に
示す第２の実施の形態と略同一である。

【００２５】図４において、有機性廃棄物は、乾燥機１
において乾燥処理を受け、発酵に適切な含水率に調整さ
れる。含水率が調整された有機性廃棄物は、発酵装置２
に投入され、発酵処理を受ける。発酵装置２には、発酵
装置２内部を好気性に維持するためにブロワ３が接続さ
れており、ブロワ３から発酵装置２に空気が送られる。
さらに、発酵装置２で発生する臭気を抑える目的で、脱
臭菌を発酵装置２に供給する脱臭菌供給装置４が設けら
れている。この脱臭菌供給装置４は、発酵装置２の排気
管５ａ上に設けられた臭気センサ５からの信号に基づい
て臭気ガス濃度しきい値を越えた場合に制御装置６によ
って間欠運転される。発酵処理の終わった有機性廃棄物
は、発酵装置２より取り出され、製品となる。

【００２６】上述のように、脱臭菌供給装置４の運転を
制御する制御装置６は、予め脱臭菌供給装置４を運転さ
せる場合の臭気ガス濃度しきい値を有しており、この臭
気ガス濃度しきい値は本有機性廃棄物処理装置の設置場
所、処理対象となる有機性廃棄物の成分、発生する臭気
ガスの成分などによって詳細に決定される。

【００２７】第４の実施の形態 次に図５により本発明の第４の実施の形態について説明
する。図５に示す第４の実施の形態は乾燥機１からの有
機性廃棄物を用いて脱臭菌を製造したものであり、他に
図３に示す第２の実施例と略同一である。

【００２８】図６において、有機性廃棄物は、乾燥機１
において乾燥処理を受け、発酵に適切な含水率に調整さ
れる。含水率が調整された有機性廃棄物は、発酵装置２
に投入され、発酵処理を受ける。発酵装置２には発酵装
置２内部を好気性に維持するためにブロワ３が接続され
ており、ブロワ３から発酵装置２に空気が送られる。さ
らに、発酵装置２で発生する臭気を抑える目的で、脱臭
菌を発酵装置２に供給する脱臭菌供給装置４が設けられ
ている。この脱臭脱臭菌供給装置４は、乾燥機１からの
乾燥有機性廃棄物を基質として脱臭菌を培養し、培養し
た脱臭菌を発酵装置２に供給するものである。

【００２９】次に乾燥機１からの乾燥有機性廃棄物を基
質として脱臭菌を培養する理由について以下のべる。

【００３０】発酵装置２で発生する臭気ガスの成分は、
有機性廃棄物の成分などによって、変化する。そのた
め、予め処理対象となる有機性廃棄物の成分にあった脱
臭菌を乾燥機１からの乾燥有機性廃棄物に基づいて培養
し、発酵装置２に供給することにより、より精度の高い
脱臭効果が期待できる。本有機性廃棄物処理装置は、有
機性廃棄物の成分が比較的変動しやすい場合に効果的で
ある。

【００３１】第５の実施の形態 次に図６により本発明の第５の実施例について説明す
る。図６に示す第５の実施の形態は乾燥機１と発酵装置
２に排熱回収装置７を接続したものであり、他は図１お
よび図２に示す第１の実施の形態と略同一である。

【００３２】図６において、有機性廃棄物は、乾燥機１
において乾燥処理を受け、発酵に適切な含水率に調整さ
れる。含水率が調整された有機性廃棄物は、発酵装置２
に投入され、発酵処理を受ける。発酵装置２には、発酵
装置２内部を好気性に維持するために空気管３を介して
ブロワ３が接続され、ブロワ３から発酵装置２に空気が
送られる。さらに、乾燥機１および発酵装置２には熱源
の回収元とする排熱回収装置７が接続されて、この排熱
回収装置７はブロワ３からの空気を送る空気管３ａに接
続されている。

【００３３】図６において、発酵装置２では微生物や酵
素により有機性廃棄物の発酵処理が行われる。これらの
反応には、温度が深く関係しており、一般的に３０〜５
０℃程度の範囲で、活性が高くなる。特に、微生物によ
る発酵処理の場合、この活性を十分高くすることが発酵
処理を良好に行うために重要である。

【００３４】そこで、乾燥装置１の排熱や発酵装置２の
排熱を利用して、排熱回収装置４によりブロワ３からの
空気を加熱する。次にブロワ３からの空気により、発酵
装置２内の温度を予め３０℃程度に加温しておくことに
より、微生物活性を短時間で上げることができる。この
ため発酵装置２内における発酵処理を短時間で行うこと
ができるようになる。

【００３５】第６の実施の形態 次に図７により本発明の第６の実施の形態について説明
する。図７に示す第６の実施の形態は空気管３ａに含水
率調整装置８を接続したものであり、他は図１および図
２に示す第１の実施の形態と略同一である。

【００３６】図７において、有機性廃棄物は、乾燥機１
により乾燥処理を受け、発酵に適切な含水率に調整され
る。含水率が調整された有機性廃棄物は、発酵装置２に
投入され、発酵処理を受ける。発酵装置２には、発酵装
置２内部を好気性に維持するために空気管３ａを介して
ブロワ３が接続され、ブロワ３から発酵装置２に空気が
送られる。さらに、ブロワ３と発酵装置２を連結する空
気管３ａに、有機性廃棄物の含水率を調整する含水率調
整装置８が接続されている。また含水率調整装置８に
は、発酵装置２に設けられた含水率計９が接続されてい
る。

【００３７】図７において、生物化学的発酵反応、特
に、微生物による発酵反応では、有機性廃棄物中の含水
率が発酵速度、生物活性に大きな影響を与えることが一
般に知られている。含水率５０〜６５％程度で最も生物
活性が高く、発酵速度が大きくなる。しかし、生物活性
が高くなると、発酵熱の発生により水分の蒸発が著しく
なり、有機性廃棄物の含水率低下を招く。そのため有機
性廃棄物中の有機物の種類や量によっては、有機物の十
分な発酵が済まないまま、発酵に不適切な含水率とな
り、発酵が終了してしまうことがある。

【００３８】そこで本発明によれば、発酵装置２内の含
水率計９からの信号に基づいて含水率調整装置４により
ブロワ３からの空気に水分を供給する。このようにして
発酵装置２内において発酵熱の発生によって失われる水
分を補うことができ、有機性廃棄物を発酵に適した含水
率（５０〜６５％）に維持しながら発酵処理を行うこと
ができる。ここで、この含水率調整装置８が接続される
発酵装置２は、いかなるタイプでも良い。また、含水率
調整装置８による含水率調整を行うタイミングは、発酵
反応の速度、目標となる製品の含水率などから実験によ
って決めることが望ましい。

【００３９】第７の実施の形態 次に図８により本発明の第７の実施の形態について説明
する。図８に示す第７の実施の形態は、乾燥機１と発酵
装置２に排熱回収装置７を接続するとともに、空気管３
ａに排熱回収装置７と含水率調整装置８とを接続したも
のであり、他は図１および図２に示す第１の実施の形態
と略同一である。

【００４０】図８において、有機性廃棄物は、乾燥機１
により乾燥処理を受け、発酵に適切な含水率に調整され
る。含水率が調整された有機性廃棄物は、発酵装置２に
投入され、発酵処理を受ける。発酵装置２には、発酵装
置２内部を好気性に維持するために空気管３ａを介して
ブロワ３が接続されており、ブロワ３によって発酵装置
２に空気が送られる。さらに、乾燥機１および発酵装置
２には熱源の回収元とする排熱回収装置７が接続され、
この排熱回収装置７はブロワ３からの空気を送る空気管
３ａに接続されている。また空気管３ａには含水率調整
装置８が接続され、この含水率調整装置８には排熱回収
装置７から発生した凝縮水が給水されるようになってい
る。さらに含水率調整装置８には、発酵装置２内に設け
られた含水率計９が接続されている。

【００４１】図８において乾燥機１は、有機性廃棄物を
熱によって乾燥するものであるため、水分の蒸発が起こ
る。しかし、この水分には、有機性廃棄物中の低級脂肪
酸やアンモニアなどの物質も含まれるため、別途集めて
浄化処理する必要がある。同様に発酵装置２でも発酵熱
により水分の蒸発が起こる。この水分にも低級脂肪酸や
アンモニアなどが含まれるため、浄化処理が必要とな
る。また、汚泥などをコンポスト化する場合、発酵過程
でアンモニアが揮散すると肥効成分の低下につながり、
製品品質が悪くなる。そのため、乾燥機１および発酵装
置２の排気を排熱回収装置７において熱源として利用す
るとともに、凝縮水を回収し、この凝縮水を外方へ放出
することなく含水率調整装置８から発酵装置２へ供給す
る。このことによりこれら有効成分や水分の回収を図
り、発酵反応を良好に維持し、製品品質の向上を実現す
ることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、発酵工
程において微生物活性が急速に高まり反応温度が上昇
し、活性の高い微生物が有機物を急速に発酵処理するの
で、反応時間が短くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す有機性廃棄物
処理装置の構成図。

【図２】有機性廃棄物処理装置を用いて有機性廃棄物処
理方法を実施した際の反応温度の経時変化の図。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す有機性廃棄物
処理装置の構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示す有機性廃棄物
処理装置の構成図。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示す有機性廃棄物
処理装置の構成図。

【図６】本発明の第５の実施の形態を示す有機性廃棄物
処理装置の構成図。

【図７】本発明の第６の実施の形態を示す有機性廃棄物
処理装置の構成図。

【図８】本発明の第７の実施の形態を示す有機性廃棄物
処理装置の構成図。

【符号の説明】

１ 乾燥機 ２ 発酵装置 ３ ブロワ ３ａ 空気管 ４ 脱臭菌供給装置 ５ 臭気センサ ６ 制御装置 ７ 排熱回収装置 ８ 含水率調整装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 山 安 成 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機性廃棄物を５０〜７０％の含水率とな
   るよう乾燥させる工程と、 乾燥された有機性廃棄物を発酵させる工程と、を備えた
   ことを特徴とする有機性廃棄物発酵方法。
2. 【請求項２】有機性廃棄物を発酵させる際、水分を供給
   して有機性廃棄物に対して脱臭菌を供給することを特徴
   とする請求項１記載の有機性廃棄物発酵方法。
3. 【請求項３】有機性廃棄物を発酵させる際、水分を供給
   して有機性廃棄物の含水率を５０〜６５％に保つことを
   特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物発酵方法。
4. 【請求項４】有機性廃棄物を５０〜７０％の含水率とな
   るよう乾燥させる手段と、 乾燥された有機性廃棄物を発酵させる手段と、を備えた
   ことを特徴とする有機性廃棄物発酵装置。