JPH10183135A - 有機物の炭化処理装置及び炭化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】有機廃棄物の新しい処理装置と方法を提供す
る。 【解決手段】炭化処理装置Ａの炭化処理槽１には槽本体
１０を設け、１０には貯水部１１を設け、１０の攪拌部
１２内部には回転軸１３と攪拌部材１４を設け、下段の
攪拌部材１４には空気排出孔１４０を設ける。１０の上
部にはガス導出管１８を設け、１８は熱交換装置４の点
火燃焼部４２内部に接続される。１０の下方には動力部
１７と空気供給装置２を設け、２の空気供給管２１には
バルブ２２と電熱ヒーター２３を設ける。１に隣接して
有機処理物を供給する処理物供給装置３を設ける。熱交
換装置４の装置本体４０には熱交換槽４１を設け、４１
の内部には燃焼部４２を設け、４０の外部には点火燃焼
部４３を設け、４３にはバーナー装置４４を設ける。５
は給湯槽である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機物の炭化処理装
置及び炭化処理方法に関するものである。更に詳しく
は、汚泥、生ゴミ、残飯、畜糞等の有機物を高温菌によ
って炭化処理し、更には、その際に発生する熱量を有効
利用する有機物の炭化処理装置及び炭化処理方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】汚泥、生ゴミ、残飯、畜糞等の有機物を
処理する方法としては、一般に焼却と堆肥化がある。焼
却による処理では、石油燃料を燃焼させて焼却する。ま
た、堆肥化する処理では、攪拌装置を備え発酵菌を利用
した堆肥化装置によって比較的長い時間をかけて処理を
行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な従来のものには、次のような課題があった。すなわ
ち、焼却によるものは有限の石油燃料を使用するので省
資源の観点からは望ましい方法とはいえない。また、石
油燃料をそのまま燃焼させると大気汚染を助長すること
になるので十分な排気対策を講じる必要があり、焼却装
置がコスト高になりやすい。堆肥化によるものは一般的
に処理に時間がかかり過ぎる難点がある。また、できた
堆肥を受け入れて利用するための十分な体制が一般には
確立されておらず、堆肥が余ってしまい処理に困ること
も多い。

【０００４】本発明は上記課題を解消するもので、発酵
の際に生じる熱によって有機処理物を炭化処理し、同じ
く発酵する際に生じる可燃ガスを燃焼させることができ
る有機物の炭化処理装置を提供することを目的とする。
また、その熱を有効に利用することにより、省資源の観
点からも望ましい有機物の炭化処理装置を提供すること
を目的とする。更には、炭化処理をすることによって処
理結果物の容量が小さくなるようにし、かつ利用価値を
高めることによって処理結果物を無駄なく有効に利用で
きるようにした有機物の炭化処理装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に講じた本発明の手段は次のとおりである。第１の発明
にあっては、有機物の炭化処理装置であって、有機処理
物と高温菌を混合し発酵させる炭化処理槽と、当該炭化
処理槽内の有機処理物を攪拌する攪拌装置と、上記炭化
処理槽内の有機処理物の内部に空気を供給し、供給され
る空気の温度を調整する温度調整手段と、供給される空
気の量を調整する風量調整手段を有する空気供給装置
と、有機処理物の発酵によって生じたガスを外部へ導出
するガス導出手段と、を備えている、有機物の炭化処理
装置である。

【０００６】第２の発明にあっては、上記炭化処理槽を
冷却する冷却手段が設けられている、有機物の炭化処理
装置である。

【０００７】第３の発明にあっては、上記攪拌装置は、
軸方向が縦方向である回転軸と、当該回転軸に所要数設
けてある攪拌部材と、を備えている、第１または第２の
発明に係る有機物の炭化処理装置である。

【０００８】第４の発明にあっては、上記攪拌装置は、
軸方向が縦方向で内部には上記空気供給装置を構成する
空気流通部を有する回転軸と、当該回転軸に所要数設け
てあり、内部には上記回転軸の空気流通部と連通する空
気流通部を有し、空気排出部を備えている攪拌部材と、
を備えている、第１または第２の発明に係る有機物の炭
化処理装置である。

【０００９】第５の発明にあっては、熱交換装置を備え
ており、当該熱交換装置は、上記ガス導出手段により導
出されるガスを燃焼させる燃焼装置と、当該燃焼装置の
燃焼部に隣接して設けられた熱交換槽と、を備えてい
る、第１、第２、第３または第４の発明に係る有機物の
炭化処理装置である。

【００１０】第６の発明にあっては、上記熱交換装置で
加熱された加熱水を貯溜する給湯槽を備えている、第５
の発明に係る有機物の炭化処理装置である。

【００１１】第７の発明にあっては、有機物の炭化処理
方法であって、有機処理物と高温菌を混合し攪拌するス
テップ、上記混合物に空気を送給し高温菌の活動を助長
するステップ、上記混合物に送給する空気の風量を調整
して発酵している有機処理物の温度を調整するステッ
プ、有機処理物の発酵熱により有機処理物を炭化させる
ステップ、有機処理物の発酵によって発生する可燃ガス
をガス処理手段へ送給するステップ、を含む、有機処理
物の炭化処理方法である。

【００１２】本発明にいう「高温菌」とは、５０℃程度
で活発に活動を始め、１００℃を超えると更に活性化す
る好気性発酵菌である。市販のものとしては、例えばバ
イテク・ケイエヌ菌（商標名：株式会社エスティー）が
ある。

【００１３】（作 用）第１の発明に係る炭化処理装置
にあっては、まずコンベア装置等により炭化処理槽に適
量の有機処理物を供給する。炭化処理槽内の有機処理物
に高温菌を適量混合し、攪拌装置により攪拌する。温度
調整手段によって所定の温度（例えば、５０〜６０℃）
に加熱された空気を空気供給装置により炭化処理槽内の
有機処理物の内部に空気を供給する。高温菌の作用によ
って有機処理物の発酵が始まり、温度が徐々に上昇す
る。有機処理物の温度は、攪拌しながら加熱空気を継続
して供給することにより更に上昇し、数時間後には４０
０℃程度にまで達する。

【００１４】加熱空気の供給量を少なくすると高温菌の
活動はおさまる傾向を示し、有機処理物の温度も下降す
るので、空気供給装置による空気の供給量を調整するこ
とによって有機処理物の温度を調整することが可能であ
る。有機処理物が高温になると、いわば蒸し焼き状態で
有機処理物の炭化が進み、体積が小さくなる（生ゴミ等
の厨芥で約１／１０程度）。一方、有機処理物の発酵に
よって発生したガスには可燃ガスが含まれている。ガス
はガス導出装置によって、例えば農家のビニルハウスの
冷暖房装置、一般家庭の給湯装置、温水プール等、各種
のガス利用手段へ供給される。

【００１５】第２の発明に係る炭化処理装置にあって
は、炭化処理槽を冷却する冷却手段が設けられているの
で、槽内が上記したような高温になったとき、槽壁の過
熱を防止することができ、耐久性を確保できる。

【００１６】第３の発明に係る炭化処理装置にあって
は、攪拌装置の回転軸の軸方向が縦方向であるため攪拌
部材による攪拌方向が横（水平）方向である。このた
め、発酵が進み炭化した処理結果物は槽底部に集まりや
すく、処理結果物の取り出しが比較的容易にできる。

【００１７】第４の発明に係る炭化処理装置にあって
は、空気供給装置を構成する空気流通部が攪拌装置の回
転軸と攪拌部材に設けてあるので、有機処理物と直接接
触する攪拌部材から有機処理物内に空気を供給すること
ができる。これにより、空気は有機処理物の内部にムラ
なく供給され、好気性発酵菌である高温菌によって効率
的に発酵が進む。

【００１８】第５の発明に係る炭化処理装置にあって
は、ガス導出装置から導出されるガスを燃焼させる燃焼
装置によって熱交換槽内の水を加熱することができ、第
６の発明に係る炭化処理装置にあっては、更に熱交換槽
で加熱された加熱水を貯溜しておくことができる。な
お、加熱水を他の施設に送る手段を設けておくこともで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
き更に詳細に説明する。図１は本発明に係る炭化処理装
置の一実施の形態を示す説明図である。符号Ａは有機物
を炭化処理する炭化処理装置である。炭化処理装置Ａは
炭化処理槽１を備えている。炭化処理槽１の上部には槽
本体１０が設けてある。槽本体１０は上下が封鎖された
円筒形状で、周囲には冷却水を貯溜するための貯水部１
１が設けてある。なお、槽本体１０の側面下端部には貯
水部１１を貫通して後述する攪拌部１２と連通し、開閉
蓋を備えた取出口（図示省略）が設けてある。

【００２０】槽本体１０の内部側は攪拌部１２となって
いる。攪拌部１２内部には攪拌装置を構成する回転軸１
３と四本の攪拌部材１４が設けてある。回転軸１３は槽
本体１０の天板１０１と底板１０２の中心部間に軸受１
０３、１０４を介し垂直に軸支されている。各攪拌部材
１４は回転軸１３の軸方向に四段に設けられ、交互に方
向を逆にして水平に設けてある。

【００２１】回転軸１３と最下段の攪拌部材１４は中空
に形成してあり、これにより空気流通部（図示省略）が
設けてある。また、最下段の攪拌部材１４の上面には内
部の空気流通部と連通する空気排出孔１４０が多数設け
てある。槽本体１０の上部には攪拌部１２から貯水部１
１を貫通して外部へ導出されるガス導出管１８が設けて
ある。ガス導出管１８は後述する熱交換装置４の点火燃
焼部４２内部に接続されている。なお、符号１９はエア
抜き管で貯水部１１に接続してある。

【００２２】槽本体１０の下方には支脚１５で囲まれた
空間部を有している。この空間部に装置台１６が設けて
ある。装置台１６には回転軸１３を駆動するモーターＭ
１を含む動力部１７が設けてある。

【００２３】炭化処理槽１には空気供給装置２が添設し
てある。空気供給装置２は装置台１６に取り付けてある
送風機２０を有している。送風機２０には空気供給管２
１が接続してある。空気供給管２１は上記した回転軸１
３の空気流通部に導入されている。空気供給管２１の中
間部分にはバルブ２２が設けてある。空気供給管２１の
うちバルブ２２より回転軸１３寄りには電熱ヒーター２
３が設けてある。この構造によれば、電熱ヒーター２３
によって空気供給管２１を通り供給される空気を加熱す
ることができる。また、電熱ヒーター２３が空気流通の
下手（しもて）側にあるので、熱によってバルブ２２を
損傷することを防止できる。

【００２４】炭化処理槽１に隣接して有機処理物を供給
する処理物供給装置３が設けてある。処理物供給装置３
は傾斜して配置されたスクリューコンベア３０を備えて
いる。スクリューコンベア３０の上部先端部は槽本体１
０の攪拌部１２上部に貫通させてあり、下部は支脚３１
で支持されている。スクリューコンベア３０の下端部に
はモーターＭ２が設けてある。なお、符号３２は投入ホ
ッパーで、上部開口部には電動シリンダー３３で開閉さ
れる蓋３４を備えている。なお、電動シリンダー３３は
エアシリンダーやオイルシリンダーで代用してもよい。

【００２５】符号４は熱交換装置で、装置本体４０を備
えている。装置本体４０には熱交換槽４１が設けてあ
る。熱交換槽４１の内部には燃焼部４２が設けてある。
装置本体４０の外部には点火燃焼部４３が設けてある。
点火燃焼部４３は燃焼部４２と連通しており、外部は耐
火煉瓦で形成されている。点火燃焼部４３外部にはバー
ナー装置４４が設けてある。なお、符号４６は燃焼部４
２に接続された煙突、４７は熱交換槽４１に接続された
エア抜き管である。点火燃焼部４３には上記したように
ガス導出管１８が接続されている。ガス導出管１８の中
間部分にはコック１８０が設けてある。また、装置本体
４０と上記槽本体１０の貯水部１１は送給管４５によっ
て連通させてあり、送給管４５の中間部分にはポンプＰ
１が設けてある。

【００２６】符号５は熱交換槽４１で加熱された加熱水
を貯溜する給湯槽である。給湯槽５の上部には熱交換槽
４１上部と連通する送給管５０が接続してある。送給管
５０の中間部分にはポンプＰ２が設けてある。また、給
湯槽５の下部には熱交換槽４１下部と連通する返送管５
１が設けてある。返送管５１の中間部分にはポンプＰ３
が設けてある。なお、返送管５１は給湯槽５内の加熱水
の温度が低下して使用できない時に再度熱交換槽４１へ
返送して加熱するためのものである。符号５２は給湯の
ための送給管で、ポンプＰ４を備えている。なお、符号
５３はエア抜き管である。

【００２７】（作 用）図１を参照して本発明に係る炭
化処理装置の作用を説明する。処理物供給装置３によっ
て炭化処理槽１に適量の有機処理物を供給する。炭化処
理槽１の槽本体１０内の有機処理物に高温菌（バイテク
・ケイエヌ菌／商標名：株式会社エスティー）を適量混
合し、回転軸１３に設けてある攪拌部材１４により攪拌
する。

【００２８】空気供給管２１から供給される空気の温度
を電熱ヒーター２３によって所定の温度（例えば、５０
〜６０℃）に加熱し、回転軸１３と攪拌部材１４の空気
流通部を通して空気排出孔１４０から有機処理物内に排
出する。このように空気は有機処理物と直接接触する最
下段の攪拌部材１４から有機処理物内に供給されるの
で、ガス導出管１８側へ送られながら有機処理物の内部
にムラなく供給される。

【００２９】好気性である高温菌の作用によって有機処
理物の発酵が始まり、温度が徐々に上昇する。有機処理
物の温度は、攪拌しながら加熱空気を継続して供給する
ことにより更に上昇し、数時間後には４００℃以上にま
で達する。攪拌部１２内ではこのような高温となるが、
槽本体１０の貯水部１１による冷却作用により槽本体１
０の壁部材の過熱が防止され、耐久性が確保されてい
る。

【００３０】なお、加熱空気の供給量を少なくすると高
温菌の活動はおさまる傾向を示し、有機処理物の温度も
下降するので、空気供給装置２による空気の供給量を調
整することによって有機処理物の温度を調整することが
可能である。そして、有機処理物が高温になると、いわ
ば蒸し焼き状態で有機処理物の炭化が進み、体積が小さ
くなる。この縮小比率は生ゴミ等の厨芥で約１／１０程
度である。処理結果物である炭化物は畑に撒くと害虫を
近づけない作用があり、また塩基が分解されているため
土質改良剤としての利用が可能である。更には体積も小
さくなっているので過剰供給になりにくく、処理がしや
すい。また、攪拌装置を構成する回転軸１３の軸方向が
縦方向であるため攪拌部材１４による攪拌方向が横方向
である。このため、発酵が進み炭化した処理結果物は槽
底部に集まりやすく、取出口からの処理結果物の取り出
しが比較的容易にできる。

【００３１】一方、有機処理物の発酵によって発生した
ガスには可燃ガスが含まれている。ガスはガス導出管１
８によって、水過熱装置４の点火燃焼部４２へ送給され
る。ガス導出管１８内壁にはタール分が付着する。この
タール分はコック１８０から取り出すことができ、水で
希釈して除虫剤や除草剤として利用できる。なお、コッ
ク１８０を設けないときは、図１に仮想線で示したガス
導出管１８ａのように配管をする。

【００３２】点火燃焼部４３内のガスにバーナー４４に
よって点火され、順次送給されるガスは点火燃焼部４３
と燃焼部４２内で燃焼し熱交換槽４１内の水を加熱す
る。なお、点火燃焼部４３の外壁材である耐火煉瓦の保
熱機能によってガスの供給に多少ムラがある場合でもガ
スへの点火が継続的に行われ、一旦点火した後はバーナ
ー４４を停止させておくことができる。熱交換槽４１内
の加熱水は給湯槽５へ送給されて貯溜され、必要に応じ
てビニルハウスの冷暖房等に利用される。

【００３３】なお、本明細書で使用している用語と表現
はあくまで説明上のものであって、限定的なものではな
く、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するもの
ではない。また、本発明は図示の実施の形態に限定され
るものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形
が可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明は上記構成を備え、次の効果を有
する。 （ａ）請求項１記載の炭化処理装置にあっては、処理物
供給装置によって炭化処理槽に適量の有機処理物を供給
し、炭化処理槽内の有機処理物に高温菌を適量混合し、
攪拌装置により攪拌し、更に温度調整手段によって所定
の温度に加熱された空気を空気供給装置により炭化処理
槽内の有機処理物の内部に空気を供給することにより、
高温菌の作用によって有機処理物の発酵が始まり、温度
が徐々に上昇してついには数百℃の高温となり、有機処
理物はいわば蒸し焼き状態で炭化が進み、体積が小さく
なる。このように、有機処理物を石油燃料等の熱源を使
用することなく高温菌による発酵熱のみで炭化処理でき
る。従って、省資源の観点から有用であり、大気汚染を
助長することも防止できる。また、処理結果物である炭
化物は畑に撒くと害虫を近づけない作用があり、また塩
基が分解されているため土質改良剤としての利用が可能
である。更には体積も小さくなっているので過剰供給に
なりにくく、処理がしやすい。

【００３５】（ｂ）有機処理物の発酵によって発生した
ガスには可燃ガスが含まれている。ガスはガス導出装置
によって、例えば農家のビニルハウスの冷暖房装置、一
般家庭の給湯装置、温水プール等、各種のガス利用手段
へ供給することができ、無駄のない効率的な利用が図ら
れる。

【００３６】（ｃ）加熱空気の供給量を少なくすると高
温菌の活動はおさまる傾向を示し、有機処理物の温度も
下降するので、空気供給装置による空気の供給量を調整
するという簡単な操作によって有機処理物の温度を調整
することが可能で、炭化処理槽内の過熱を防止すること
ができる。

【００３７】（ｄ）請求項２記載の炭化処理装置にあっ
ては、炭化処理槽を冷却する冷却手段が設けられている
ので、槽内が上記したような高温になったとき、槽壁の
過熱を防止することができ、耐久性を確保できる。

【００３８】（ｅ）請求項３記載の炭化処理装置にあっ
ては、攪拌装置の回転軸の軸方向が縦方向であるため攪
拌部材による攪拌方向が横（水平）方向である。このた
め、発酵が進み炭化した処理結果物は槽底部に集まりや
すく、処理結果物の取り出しが比較的容易にできる。

【００３９】（ｆ）請求項４記載の炭化処理装置にあっ
ては、空気供給装置を構成する空気流通部が攪拌装置の
回転軸と攪拌部材に設けてあるので、有機処理物と直接
接触する攪拌部材から有機処理物内に空気を供給するこ
とができる。これにより、空気は有機処理物の内部にム
ラなく供給され、好気性発酵菌である高温菌によって効
率的に発酵が進む。

【００４０】（ｇ）請求項５記載の炭化処理装置にあっ
ては、ガス導出装置から導出されるガスを燃焼させる燃
焼装置によって熱交換槽内の水を加熱することができ、
請求項６記載の炭化処理装置にあっては、更に熱交換槽
で加熱された加熱水を貯溜しておくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る炭化処理装置の一実施の形態を示
す説明図である。

【符号の説明】

Ａ 炭化処理装置 １ 炭化処理槽 １０ 槽本体 １１ 貯水部 １２ 攪拌部 １３ 回転軸 １４ 攪拌部材 １４０ 空気排出孔 １０１ 天板 １０２ 底板 １０３、１０４ 軸受 １５ 支脚 １６ 装置台 １７ 動力部 Ｍ１ モーター １８ ガス導出管 １８０ コック １９ エア抜き管 ２ 空気供給装置 ２０ 送風機 ２１ 空気供給管 ２２ バルブ ２３ 電熱ヒーター ３ 処理物供給装置 ３０ スクリューコンベア ３１ 支脚 Ｍ２ モーター ３２ 投入ホッパー ３３ 電動シリンダー ３４ 蓋 ４ 熱交換装置 ４０ 装置本体 ４１ 熱交換槽 ４２ 燃焼部 ４３ 点火燃焼部 ４４ バーナー装置 ４５ 送給管 ４６ 煙突 ４７ エア抜き管 Ｐ１ ポンプ ５ 給湯槽 ５０ 送給管 Ｐ２ ポンプ ５１ 返送管 Ｐ３ ポンプ ５２ 送給管 ５３ エア抜き管 Ｐ４ ポンプ

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機物の炭化処理装置であって、 有機処理物と高温菌を混合し発酵させる炭化処理槽と、 当該炭化処理槽内の有機処理物を攪拌する攪拌装置と、 上記炭化処理槽内の有機処理物の内部に空気を供給し、
   供給される空気の温度を調整する温度調整手段と、供給
   される空気の量を調整する風量調整手段を有する空気供
   給装置と、 有機処理物の発酵によって生じたガスを外部へ導出する
   ガス導出手段と、を備えていることを特徴とする、 有機物の炭化処理装置。
2. 【請求項２】 上記炭化処理槽を冷却する冷却手段が設
   けられていることを特徴とする、 有機物の炭化処理装置。
3. 【請求項３】 上記攪拌装置は、 軸方向が縦方向である回転軸と、 当該回転軸に所要数設けてある攪拌部材と、を備えてい
   ることを特徴とする、 請求項１または２記載の有機物の炭化処理装置。
4. 【請求項４】 上記攪拌装置は、 軸方向が縦方向で内部には上記空気供給装置を構成する
   空気流通部を有する回転軸と、 当該回転軸に所要数設けてあり、内部には上記回転軸の
   空気流通部と連通する空気流通部を有し、空気排出部を
   備えている攪拌部材と、を備えていることを特徴とす
   る、 請求項１または２記載の有機物の炭化処理装置。
5. 【請求項５】 熱交換装置を備えており、 当該熱交換装置は、 上記ガス導出手段により導出されるガスを燃焼させる燃
   焼装置と、 当該燃焼装置の燃焼部に隣接して設けられた熱交換槽
   と、を備えていることを特徴とする、 請求項１、２、３または４記載の有機物の炭化処理装
   置。
6. 【請求項６】 上記熱交換装置で加熱された加熱水を貯
   溜する給湯槽を備えていることを特徴とする、 請求項５記載の有機物の炭化処理装置。
7. 【請求項７】 有機物の炭化処理方法であって、 有機処理物と高温菌を混合し攪拌するステップ、 上記混合物に空気を送給し高温菌の活動を助長するステ
   ップ、 上記混合物に送給する空気の風量を調整して発酵してい
   る有機処理物の温度を調整するステップ、 有機処理物の発酵熱により有機処理物を炭化させるステ
   ップ、 有機処理物の発酵によって発生する可燃ガスをガス処理
   手段へ送給するステップ、を含むことを特徴とする、 有機処理物の炭化処理方法。