JPH1110123A

JPH1110123A - 有機廃棄物処理装置及び方法

Info

Publication number: JPH1110123A
Application number: JP16686797A
Authority: JP
Inventors: Masako Ueda; 昌子上田; Takeshi Takemoto; 剛武本; Setsuo Saito; 節雄斎藤; Masahiko Ishida; 昌彦石田; Masaru Nanba; 勝難波
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】発酵槽内を発酵に好適な条件に維持することに
より、分解率が高く、品質の良いコンポストが得られる
有機廃棄物処理装置を提供する。【解決手段】発酵槽内に撹拌手段と加熱手段を設けて、
有機廃棄物を加熱下で撹拌しつつ好気性微生物によって
発酵させてコンポスト化するようにした有機廃棄物処理
装置において、アルカリイオン水を生成する電解イオン
水生成手段と、生成されたアルカリイオン水を該発酵槽
内に供給する手段を設け、発酵物の含水率とｐＨを発酵
に適した範囲に維持し、発酵活性の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭，レストラン
などで発生する生ごみ等の有機廃棄物を好気性発酵によ
ってコンポスト化（堆肥化）する有機廃棄物処理装置及
び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、生ごみ，食品加工廃棄物，農畜産
廃棄物，下水汚泥等の有機廃棄物を、コンポスト（堆
肥）に変換して有機肥料として再利用しようとする動き
が活発化している。そのためには生成物であるコンポス
トの品質の維持が重要である。未熟なコンポストは植物
の発芽や生育を抑制するため、分解率を高めて、熟成度
の高いコンポストを得ることが必要である。

【０００３】また、肉の脂身，魚の荒などの脂肪の含有
率が高いものを処理する場合には、発酵が不十分だと脂
肪が分解されずに発酵槽内に蓄積して、発酵物が塊状に
なり、さらさらした顆粒状のコンポストが得られない場
合がある。

【０００４】撹拌しながら発酵させる方式の有機廃棄物
処理装置で、発酵物の水分を調整することによって、発
酵効率を向上させるものとして、特開昭63−190693号公
報が知られている。

【０００５】また、撹拌しながら発酵させる方式の有機
廃棄物処理装置で、発酵物の水分とｐＨを制御すること
によって、発酵効率を向上させるものとして、特開平3
− 80175号公報が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】微生物による有機物の
分解反応（発酵）は固体表面の水相で進行する。撹拌し
ながら発酵させる方式の生ごみ処理機の場合、生ごみ投
入直後は発酵物中の水分が多いため、充分に酸素を供給
してやれば、発酵が加速される。但し、水分が多すぎる
と発酵物中に酸素が通りにくくなって、好気性微生物の
増殖速度が遅くなる。発酵が進んでくると、気固接触が
増すために乾燥が進行し、発酵物中の水分が減少する。
水分が少なすぎると、微生物の増殖速度が遅くなり、限
度以上に乾燥すると増殖が止まる。すなわち、発酵が進
行しなくなり、分解率の低いコンポストになりやすい。
発酵物の水分を発酵に好適な値に維持することにより、
発酵活性の高い状態を維持でき、分解率の高いコンポス
トを得ることができる。

【０００７】微生物の増殖にはｐＨも関係する。発酵物
のｐＨは原料の組成だけでなく、コンポスト反応の進行
とともに変化する。発酵の初期の段階においては、有機
酸が生成されるため、発酵物のｐＨが低下する。ｐＨが
５以下になると、好気性微生物の活性が低下し、発酵反
応がほとんど進行しなくなることが知られている。発酵
反応を円滑に進めるには、発酵物のｐＨを、発酵が進行
する５以上、より好ましくは６以上に維持することが必
要である。

【０００８】特開昭63−190693号公報は、湿度センサに
よって発酵槽内の湿度をモニタし、給水タンクから発酵
槽内に水を供給することによって、発酵物中の水分を発
酵に適した範囲に保とうするものである。しかし、発酵
物の水分の適正値について具体的な記載はない。また、
特開昭63−190693号公報では、発酵物のｐＨについては
考えていない。

【０００９】特開平3−80175号公報は、発酵槽内のｐＨ
の変化をｐＨセンサによって検知し、ｐＨ調整液槽から
ｐＨ調整液を管を経て発酵槽内に送ることによって、発
酵槽内のｐＨを６.５〜１０の範囲、より好ましくはｐ
Ｈ約７.５に調整するものである。なお、本公報には、
ｐＨの検出法，ｐＨ調整液の種類などについて、具体的
な記載はない。水酸化カルシウムのような溶解度が低い
物質の場合、発酵物と混合されにくく、効率的に反応が
進まない恐れがある。また、水酸化ナトリウムや水酸化
ナトリウムは強アルカリ性物質で危険性が高く、取り扱
いに注意を要する。また、アルカリ性物質の補充等が必
要であり、取り扱い性が悪い。

【００１０】本発明の目的は、生ごみ，食品加工廃棄
物，農畜産廃棄物等の有機廃棄物の分解率を高めて、熟
成度の高い良質のコンポストを生成できる有機廃棄物処
理装置及び方法を提供することにある。また、本発明の
もう一つの目的は、脂肪の含有率が高い生ごみ等を処理
する場合でも、発酵物の粒子化や団塊化を防止し、さら
さらした顆粒状のコンポストを生成できる有機廃棄物処
理装置及び方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の有機廃棄物処理装置は、発酵槽内に撹拌手
段と加熱手段を設けて、有機廃棄物を加熱下で撹拌しつ
つ好気性微生物によって発酵させてコンポスト化するよ
うにした有機廃棄物処理装置において、アルカリイオン
水を生成する電解イオン水生成手段と、生成されたアル
カリイオン水を該発酵槽内に供給する手段を設けた。ま
た、前記発酵槽内の湿度を検出する湿度センサあるいは
気相中の温度を計測する温度センサを設け、該湿度セン
サあるいは温度センサの計測値に基づいて、前記アルカ
リイオン水の供給量を制御する制御手段を設けた。さら
に、前記発酵槽から発生する水蒸気を含む気体を取り込
んで水蒸気を冷却して凝縮水を排出する手段と、該凝縮
水のｐＨを計測するｐＨセンサと、該ｐＨセンサの計測
値に基づいて、前記アルカリイオン水のｐＨ及び供給量
を制御する制御手段を設けた。

【００１２】上記目的を達成するために、本発明の有機
廃棄物処理方法は、発酵槽内に供給された有機廃棄物
を、加熱下で撹拌しつつ好気性微生物によってコンポス
ト化するようにした有機廃棄物処理方法において、コン
ポスト化の過程でアルカリイオン水を該発酵槽内に供給
し、発酵物の含水率を１０％以上に維持するようにし
た。また、発酵物の含水率が１０％を下回った場合、あ
るいは該発酵内の相対湿度が７０％を下回った場合に、
前記発酵槽内にアルカリイオン水を供給するようにし
た。さらに、発酵槽内に供給された有機廃棄物を、加熱
下で撹拌しつつ好気性微生物によってコンポスト化する
ようにした有機廃棄物処理方法において、凝縮水のｐＨ
が５を下回った場合、前記発酵槽内にアルカリイオン水
を供給するようにした。

【００１３】アルカリイオン水には、公知の方法によ
り、水を電気分解して得られたアルカリイオン水を用い
ることができる。水で発酵床含水率調整する場合に比べ
て発酵床ｐＨを高めることができるので、発酵活性を向
上させることができる。また、系内でアルカリ性物質を
生成できるので、アルカリ物質の補充が必要なく、取り
扱いやすい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。

【００１５】（実施例１）図１に、本発明の有機廃棄物
処理装置の一実施例の構成を示す。発酵槽１は、仕切り
板２によって２つの区画（上流側から区画（Ａ)，(Ｂ）
と呼ぶ）１ａ及び１ｂに分けられている。仕切り板２は
発酵槽１の底部から垂直に立ち上がっており、区画(Ａ)
１ａと(Ｂ)１ｂは発酵槽の上部でつながっている。区画
(Ａ)１ａの上方部分には、有機廃棄物投入口３及び有機
廃棄物投入口３を開閉する蓋４が取り付けられている。
区画(Ａ)１ａの底部には、櫛歯状の固定刃５が設けられ
ている。区画(Ｂ)１ｂの下流側に生成コンポストを収納
するための貯留箱６が設けられている。また、貯留箱６
を取り出すための排出扉７が、枠体８の壁面に設けられ
ている。

【００１６】発酵槽１の中心部には、区画（Ａ）及び
（Ｂ）を貫通して回転軸９が配設されている。回転軸９
には、撹拌腕１０が取り付けられている。回転軸９は、
一端が駆動手段１１に接続されている。発酵槽１の底部
外壁には、ヒーター(図示せず)が配設されており、発酵
槽１内は有機廃棄物が発酵するのに適した５０〜７０℃
に保持される。

【００１７】発酵槽１の区画(Ａ)１ａには、気体取り入
れ管１２，熱交換器１３，連結管１４，気体循環器１５
及び気体戻し管１６を循環系として、循環する構造にな
っている。発酵及び加熱によって生じた発酵ガス中の水
蒸気は、熱交換器１３を通過する過程で冷却されて水
（凝縮水）になる。凝縮水はドレイン管１７を通って系
外に排出される。水分除去後の気体（除湿気体）は、連
結管１４，気体循環器１５及び気体戻し管１６を通っ
て、発酵槽１の区画(Ｂ)１ｂ内に導入される。

【００１８】連結管１４の経路上に分岐管１８が設けら
れている。分岐管１８は、ポンプ１９を介して、脱臭部
２０に接続している。臭気を含んだ除湿後の気体の一部
は脱臭部２０にて脱臭処理された後、系外に排気され
る。

【００１９】２１は水道水等を電気分解して、アルカリ
イオン水と酸性イオン水を生成する電解イオン水生成器
であり、従来公知のものを用いることができる。生成さ
れたアルカリイオン水はアルカリイオン水排出管２２を
通って、発酵槽１の区画(Ａ)１ａに導入される。アルカ
リイオン水導入管２２の経路上には電磁弁２３が設けら
れている。同時に生成される酸性イオン水は酸性イオン
水排出管２４より系外に排出される。酸性イオン水は殺
菌効果があり、器具の洗浄等に用いることができる。

【００２０】２５は湿度センサであり、発酵槽１内の湿
度を測定する。２６は制御部であり、湿度センサ２５の
計測値に基づいて、アルカリイオン水の発酵槽１内への
供給量を判断して、電磁弁２３の開閉を制御する。たと
えば、槽内相対湿度があらかじめ定めておいた値を下回
った場合に、制御部２６からの信号によって、電磁弁２
３を開き、発酵槽１内にアルカリイオン水を導入するよ
うにする。

【００２１】次に、上記のように構成してなる有機廃棄
物処理装置の動作機構を説明する生ごみ投入に先立ち、
発酵槽１内に、堆肥から採取した好気性菌種からなる種
コンポストを所定量入れておく。有機廃棄物を処理する
場合、投入口の蓋４を開け、被処理物Ａを投入する。発
酵槽１の区画(Ａ)１ａにて、被処理物Ａは、撹拌腕１０
と固定刃５との噛み合わせによって細かく破砕されなが
ら、撹拌混合される。仕切り板から溢れた発酵物が順次
下流側に移送され、最終的に生成コンポストとして貯留
箱６に排出される。この過程で有機廃棄物は微生物によ
って分解されるとともに、ヒーターによって加熱乾燥さ
れ減量する。

【００２２】生ごみ等の被処理物Ａは、水分を約８０％
含んでいる。これが区画(Ａ)１ａに投入され、５０〜７
０℃に加熱されるので、多量の水蒸気が発生する。発酵
槽１内での発酵時に発生した水蒸気を含んだ気体は、気
体取り入れ管１２を通って、熱交換器１３に取り入れら
れる。熱交換器１３を通過する途中で、気体中の水蒸気
は凝縮して水になり、気体中の水分は除去される。水分
除去後の気体（除湿気体）を区画(Ｂ)１ｂに導入し、発
酵物の乾燥を促進する。発酵と乾燥が進むにつれて、発
酵物の含水率が低下するとともに、有機酸の生成により
発酵物のｐＨが低下する。発酵活性は発酵物の含水率が
３０％付近、ｐＨが中性付近でも最も高く、含水率が１
０％以下，ｐＨが５以下になると、著しく低下する。

【００２３】図２に、発酵物の含水率と発酵槽内の相対
湿度との関係を示す。相対湿度は発酵物の含水率７〜２
０％の範囲で直線的に変化する。そのため、この範囲で
は、相対湿度を測定することにより、発酵物の含水率を
求めることができる。

【００２４】発酵槽１内の設けた湿度センサ２５にて発
酵槽内の相対湿度を測定し、そのデータを制御部２６に
送る。制御部２６にて、槽内湿度があらかじめ定めてお
いた値よりも低下した場合、電磁弁２３を開放し、発酵
槽内にアルカリイオン水を供給するようにする。発酵槽
のｐＨの調整に関しては、たとえば発酵槽１内の相対湿
度が８０％以下（発酵物の含水率１２％以下に相当）に
なったら、アルカリイオン水を供給するとの条件を設定
することにより、発酵物の含水率を発酵に適した範囲に
維持できる。また、発酵床ｐＨも未調整の場合や水道水
をそのまま供給した場合に比べて高くでき、発酵活性を
高めることができる。

【００２５】なお、ここでは槽内の相対湿度をモニタし
て、槽内にアルカリイオン水を供給する例を示したが、
槽内発酵物の含水率は気相部の温度を図３に示すような
関係にあるので、気相部の温度を計測し、気相部の温度
が５０℃以上（含水率１２％以下に相当）になったら、
アルカリイオン水を供給するとの条件を設定することも
できる。

【００２６】本発明によれば、発酵物の含水率を発酵に
適した範囲に維持できるとともに、発酵物のｐＨも未調
整の場合に比べて高めることができ、発酵を促進できる
ので、分解率が高い良質のコンポストを得ることができ
る。

【００２７】また、過度の乾燥を抑えて、発酵が好適に
進行する範囲に維持されているので、脂肪分の多い生ご
みの場合でも、発酵物の粒子化や団塊化を防止し、さら
さらにしていて取り扱いやすいコンポストを得ることが
できる。

【００２８】（実施例２）図４に本発明の他の実施例の
有機廃棄物処理装置の構成を示す。この装置での有機廃
棄物の処理方法は実質的には実施例１の装置（図１）と
同一である。図１と同一の部材に関しては同一の符号を
つけるとともに、その説明は省略する。

【００２９】実施例１では発酵物の含水率と相関がある
槽内相対湿度を計測してアルカリイオン水を槽内に供給
しているのに対し、本発明では、相対湿度に加えて、発
酵物のｐＨと相関がある凝縮水のｐＨを計測し、その計
測値に基づいて、電解イオン水生成器２１における電解
強度を変化させて、生成されるアルカリイオン水のｐＨ
を変化させ、槽内発酵物のｐＨに応じてｐＨの異なるア
ルカリイオン水を発酵槽内に供給する。

【００３０】図４中２７はｐＨセンサである。図５に槽
内発酵物のｐＨと凝縮水のｐＨとの関係を示す。槽内発
酵物のｐＨは、槽内発酵物と蒸留水を１：９の重量比で
撹拌・混合した後、固定物を濾過により取り除いた溶液
について測定したものである。図５に示すように、両者
はほぼ直線関係にあるので、凝縮水のｐＨを測定するこ
とによって、発酵物のｐＨをオンラインで連続的に測定
できる。

【００３１】表１に、実施例２の装置にて、モデル生ご
み（鶏肉：米飯：野菜＝１：１：２，含水率７８％）１
０kgを処理した場合の各成分の分解率を示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】実施例２の装置では、槽内の相対湿度が８
０％以下（槽内発酵物の含水率１２％以下に相当）、あ
るいは凝縮水のｐＨが５以下になった場合に、槽内にア
ルカリイオン水を導入するように設定し、運転した。含
水率及びｐＨの調整を行わない系、槽内の相対湿度が８
０％以下になった場合に水道水を供給するようにした系
の結果についても合わせて示した。実施例２の装置が最
も分解率が高く、熟成度の高いコンポストが得られた。

【００３４】このように発酵物の含水率やｐＨを監視し
て発酵槽内にアルカリイオン水を導入し、発酵物を発酵
に適した条件に保つことにより、熟成度の高いコンポス
トを得ることができる。

【００３５】また、脂肪の分解率も高いので、被処理物
の脂肪含有率が高い場合でも、さらさらした顆粒状のコ
ンポストを得ることができる。

【００３６】さらに、ｐＨ調整に水酸化ナトリウムや水
酸化カリウム等のアルカリを扱わないので、安全性が高
い。

【００３７】

【発明の効果】本発明では、アルカリ性物質の供給量を
発酵が阻害されない範囲内に調整できるので、発酵が好
適に進行する条件に維持でき、分解率の高いコンポスト
を得ることができる。

【００３８】また、脂肪分の多い生ごみの場合でも、発
酵物の粒子化や団塊化を防止し、さらさらとした扱いや
すいコンポストを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機廃棄物処理装置の一実施例の構成
を示す図。

【図２】発酵物の含水率と槽内相対湿度との関係を示す
図。

【図３】発酵物の含水率と槽内気相部の温度との関係を
示す図。

【図４】本発明の有機廃棄物処理装置の他の実施例の構
成を示す図。

【図５】槽内発酵物のｐＨと凝縮水のｐＨとの関係を示
す図。

【符号の説明】

１…発酵槽、１ａ…区画（Ａ），１ｂ…区画（Ｂ）、２
…仕切り板、３…廃棄物投入口、４…投入口の蓋、５…
固定刃、６…貯留箱、７…排出扉、８…枠体、９…回転
軸、１０…撹拌腕、１１…駆動手段、１２…気体取り入
れ管、１３…熱交換器、１４…連結管、１５…気体循環
器、１６…気体戻し管、１７…ドレイン管、１８…分岐
管、１９…ポンプ、２０…脱臭部、２１…電解イオン水
生成器、２２…アルカリイオン水生成器、２３…電磁
弁、２４…酸性イオン水生成器、２５…湿度センサ、２
６…制御部、２７…ｐＨセンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田昌彦茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者難波勝茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発酵槽内に撹拌手段と加熱手段を設けて、
有機廃棄物を加熱下で撹拌しつつ好気性微生物によって
発酵させてコンポスト化するようにした有機廃棄物処理
装置において、アルカリイオン水を生成する電解イオン
水生成手段と、生成されたアルカリイオン水を該発酵槽
内に供給する手段を設けたことを特徴とする有機廃棄物
処理装置。
【請求項２】請求項１において、前記発酵槽内の湿度を
検出する湿度センサあるいは気相中の温度を計測する温
度センサを設け、該湿度センサあるいは温度センサの計
測値に基づいて、前記アルカリイオン水の供給量を制御
する制御手段を設けたことを特徴とする有機廃棄物処理
装置。
【請求項３】請求項２において、前記発酵槽から発生す
る水蒸気を含む気体を取り込んで水蒸気を冷却して凝縮
水を排出する手段と、該凝縮水のｐＨを計測するｐＨセ
ンサと、該ｐＨセンサの計測値に基づいて、前記アルカ
リイオン水のｐＨ及び供給量を制御する制御手段を設け
たことを特徴とする有機廃棄物処理装置。
【請求項４】発酵槽内に供給された有機廃棄物を、加熱
下で撹拌しつつ好気性微生物によってコンポスト化する
ようにした有機廃棄物処理方法において、コンポスト化
の過程でアルカリイオン水を該発酵槽内に供給し、発酵
物の含水率を１０％以上に維持するようにしたことを特
徴とする有機廃棄物の処理方法。
【請求項５】発酵槽内に供給された有機廃棄物を、加熱
下で撹拌しつつ好気性微生物によってコンポスト化する
ようにした有機廃棄物処理方法において、発酵物の含水
率が１０％を下回った場合、あるいは該発酵内の相対湿
度が７０％を下回った場合に、前記発酵槽内にアルカリ
イオン水を供給するようにしたことを特徴とする有機廃
棄物の処理方法。
【請求項６】発酵槽内に供給された有機廃棄物を、加熱
下で撹拌しつつ好気性微生物によってコンポスト化する
ようにした有機廃棄物処理方法において、凝縮水のｐＨ
が５を下回った場合、前記発酵槽内にアルカリイオン水
を供給するようにしたことを特徴とする有機廃棄物の処
理方法。