JPS5855115B2 - 廃棄物の堆肥化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、密閉型発酵槽を持つ堆肥化装置における堆肥
化方法の改善に関し、特に高含水率堆肥原料の高速好気
性堆肥化に関する。

近頃、農業において地力の低下から化学肥料の反省と有
機肥料の見直しがいわれている。

しかし農業形態の変化や堆肥原料の不足などから旧来の
堆肥づくりを各農家で行なうことは難かしく、都市とみ
等の廃棄物を原料とした高速堆肥化装置による堆肥供給
が検討されている。

都市ごみ厨芥、紙、し尿、畜ふん尿、下水汚泥等の廃棄
物を利用することで原料入手も容易となる上、廃棄物処
理も同時に行なうことが可能である。

本発明の出願人の一部は既に堆肥化装置を出願中である
（特願昭５２−１２１０４９）。

これによれば狭い敷地で高速堆肥化を行なうことができ
、密閉型発酵槽となっているため、悪臭発散の問題がな
く保温材を用いることで天候・気温に左右されず、水分
の過度の蒸散を防ぐため乾燥のための発酵停止も起きな
いほど多くの利点を持つでいる。

堆肥化は易分解性有機物を主として好気性生物の働きに
よって発酵分解し、難分解性有機物を多少含んだ安定し
たものとするものであって、曝気と間欠的な撹拌（すき
返し・混合）を行ないながら貯蔵することによる。

堆肥原料を粒径調整して曝気面積を増しながら通気する
ことによって、発酵を急速に進行させることができる。

この好気性発酵を行なわせるためには、原料の含水率を
通常４０〜６５％に保つ必要があり、含水率が高すぎる
場合、発酵初期の段階で原料の形が壊れて水がしみだし
、団塊化して曝気不良となる。

この結果、曝気動力が増加するばかりか嫌気性分解を起
こしてしまう。

嫌気性分解は好気性発酵と異なり熱の発生が少ないため
、昇温も高くてせいぜい５０℃どまりで、高速堆肥化が
起こらず、水分が蒸発することも少ない。

そのため分解によって生じた水分で含水率がますます増
加し嫌気性分解を促す。

嫌気性分解による悪臭や粘着性物質も発生する。

このように堆肥化が阻害されて未熟劣悪な堆肥となる。

又、そのような堆肥は粘着性が強く、団子状になって堆
肥中の異物を除去することが困難となる。

特に都市ごみが原料の堆肥は生物分解しない金属・ガラ
ス・陶磁器・プラスチックなどを含むため、異物除去が
出来ないと取扱上安全でなく、見た目にも悪いものとな
る。

連続使用によって耕土中にそれら異物が蓄積される心配
もある。

し尿、畜ふん尿、下水汚泥等は、通常、含水率が６５％
以上ある。

そのため、わら、おがくず、もみがら、パーク（木の皮
）などの混合、または返送、還流、戻し入れ等と呼ぶ、
堆肥化装置によって得られた含水率の比較的低くなった
堆肥の混合によって、調湿してから発酵させる方法がと
られている。

これによれば好気性発酵は可能であるが、それらの混合
物が多いほど処理能力に対して発酵させるための設備が
大きくなる。

また、わら、おがくず、もみがら、パークなどは本来離
分解性であり、混入率が高いと堆肥の品位を下げる。

得た堆肥を再びもどし入れて混合する場合もそれだけ発
酵処理量に対して収量が少なくなることを意味する。

従って混入を無制限に増やしてよい訳ではなく、混入量
が少ない程好ましい。

このため、通常、好気性発酵条件としての上限に近い含
水率とすることが多い。

都市ごみ中の堆肥原料としては厨芥と紙があるが、厨芥
は水分が堆肥化に適当な範囲よりはるかに高いため、紙
も同時に都市ごみから取り出して一緒に発酵させる方法
がとられる。

紙は難分解性有機物であるけれども水分が少なく、厨芥
は易分解性であるけれども含水率が高いため、互いに欠
点をおぎなってよい堆肥原料となる。

ただし、ダンボールのように形の壊れにくいもの、ラミ
ネート紙、パラフィン含浸紙、厚紙など丈夫な紙は異物
となるだけなので好ましくなく、破れ易く形が壊れ易い
弱い紙が好都合である。

この場合でも、紙の混入率が高すぎると、易分解性成分
の比率が下がって発酵が困難となる。

又、出来た堆肥が紙の繊維だらけとなって良好な堆肥と
言い難い。

そこで紙の混入率を抑え好気性発酵条件としての上限に
近い含水率にすることが多い。

このように上限に近い含水率の場合、原料の発酵槽投入
後２〜３日中に本格的な好気性高温発酵が起こるか否か
で、好気性発酵となるか、嫌気性分解となるかがほぼ方
向づけられる。

これは前にのべたように温度が上昇して水分が抜けるよ
うにならなければ分解によって水分が増加してしまうた
めであり、内部から水がしみだしてくるからでもある。

密閉型発酵槽の堆肥化装置では前述のように多くの利点
がある反面、せっかく一度原料中より蒸発した水分が、
そのままでは発酵槽内から抜けきれずに一部が凝縮して
再び原料中にもどる可能性がある。

第１図にて示す従来の一例においては、下から供給空気
１として供給された曝気空気２は発酵熱によって蒸発し
た水分を伴って原料３中から排気４として抜けだす。

しかし、その場合飽和水蒸気圧となっているため、発酵
槽５から逃げた熱量分だけ内壁面で水分が凝縮して落滴
６として原料３に戻ってしまう。

またせっかく高温の原料中から水分を伴って抜は出た排
気も低温の原料を抜けた比較的冷たい排気と混合すると
、そこで凝縮を起こす。

１２は保温材を示す。第２図で各部の気体の状態を模式
的に説明する。

高温の堆肥原料からの排気Ａは飽和水蒸気圧と考えてよ
い。

低温の堆肥原料からの排気Ｂも同様にその温度で飽和水
蒸気圧である。

ＡとＢの量が比でａ：ｂの場合、混合して堆肥原料から
の排気Ｃとなる。

しかし、水分が飽和水蒸気圧より高くなるため、一部を
凝縮し凝縮熱によって温度上昇しながら霧を含んだ結露
又は霧発生後の堆肥原料からの排気りとなる。

発酵槽５の壁近傍では発酵槽５の熱放散があるため、飽
和水蒸気圧の曲線に添って壁面に凝縮水を発生させなが
ら温度湿度を下げ発酵槽壁近傍気体Ｅとなる。

このＤとＥの気体が発酵槽５外に排出されるときはその
量の比ｄ：ｅによって発酵槽排気Ｆとなり、Ｄと同様に
霧を含んだ結露又は霧発生後の発酵槽排気Ｇとなる。

この説明で発酵のさかんな高温堆肥原料をＡの位置、そ
うでない低温堆肥原料をＢの位置で代表させたがもつと
多くの状態で代表させても原理的には同じである。

Ｅも同様に多くの状態でも本質的な差異はない。

従って、Ｇに伴って排出される水分はＡ、Ｂがそのまま
槽内から排出された場合よりも少ない。

ＤからＥへ変化した際槽内壁に発生させた凝縮水分や、
ＣとＤの差及びＦとＧの差である霧のほとんどは発酵槽
外に排出されないため、最終的には堆肥原料に吸収され
る。

一度抜けた水分が再び凝縮して堆肥原料にもどることに
なる。

この凝縮水は均一に原料にもどるのではなく、例えば発
酵槽５の天井から落滴６として滴下して原料表層のしか
も一部に集中するとか、壁を伝って落ちて壁際表層だけ
にしみこむと考えられる。

霧状の水滴も堆肥原料表面に付着すると考えられる。

更に、そのような飽和水蒸気圧下では、少しでも温度の
低い部分には結露が生じるため、高温部分では水分が抜
けても低温部にて凝縮し、水が集まる現象が起きる。

これは壁面を通じて発酵槽５から熱が放散するために生
じる槽内気体の対流によっても促進される。

堆肥原料層内でもこのような現象は生じる。

即ち、下から抜けてきた水蒸気が表層の比較的低温の部
分で凝縮して含水率を高めることが起こり易い、側壁近
傍では壁から熱が逃げるため低温になって水が集まる。

以上述べたように発酵槽５内においては飽和水蒸気圧な
いし、それに近い状態となっていることから局部に水が
集中し易い。

凝縮水が滴下している部分、壁近傍や表層部その他側ら
かの理由で比較的低温の部分には水が集まってくること
になる。

従ってそれらの部分では含水率が高くなり、高い発熱を
伴う好気性発酵が阻害されてしまう。

これが悪循環をくり返すことになる。

しかも、他の部分から伝わってくる熱量が不足して集ま
ってきた水が増加していった場合、その水はそこのみに
とどまらずに他の部分にまで浸入しはじめ、好気性発酵
域をせばめることにもなりかねない。

このように、第１図、第２図に示す如き場合、そのまま
では本来除去し得る水分が排出できないばかりか局部に
水が集まるため、嫌気性腐敗に移行させる恐れがあった
。

従来、発酵を助けるために予熱空気で曝気することが行
なわれているが、これでは以上に述べた水が一部に集中
する現象を防ぐ効果はない。

発酵に必要な菌の活動を維持するためには曝気空気温度
に上限があり通常５０℃程度までのため、水の蒸発潜熱
に比べて熱量が少なく乾燥効果を期待するのは無理であ
った。

同様の理由から、曝気風量を増加する方法も、水分の蒸
発に伴って蒸発潜熱を奪うため発熱量以上に熱を奪われ
堆肥原料の温度が低下して発酵が止まってしまい逆効果
であった。

そのため、供給原料の含水率を不都合にもかかわらず必
要以上に低く調整したり、あるいは途中工程にプレスな
いし遠心分離による脱水工程を加えるなどする必要があ
った。

それでなければ、悪臭や温度・含水率等の管理の不便等
を承知で開放型発酵層とせざるを得なかった。

また、排気部分から曝気用空気を押しこむか、供給空気
部分から排気を吸引するなどして上から下に曝気空気を
流すことも考えられる。

この場合でも、曝気空気の流速が緩やかなため、一部の
水分が上に抜けることはさけられず、天井に凝縮水が付
着することを防止するのは難しい。

又排気孔（床面）は、上を堆肥原料におおわれているこ
とから、そこから第１図のように曝気空気２を噴出させ
る場合と異なりつまり易く、曝気空気の不均一化や圧損
の増大をまねき、間欠的に逆向きの下から上に流すなど
の手段を構じなくてはならない。

これらの事からあまり好ましくない。

このような問題点を解消するため、さらに改善された従
来例として第３図乃至第５図に示すものがある。

第３図例は、壁面に発生した凝縮水が落滴しないための
天井１の構造と、発生した凝縮水を堆肥原料３にもどさ
ずに外部に抜きだす構造から成り、天井１は傾斜がつい
ていて側壁内面にはとい状溝８が設けである。

発生した凝縮水１０は、傾斜がついているため天井１に
は溜まらずに天井７の傾斜面に添って流れ落ち、とい状
溝８で捕捉されその一部に設けられた伺個所かの抜出孔
９から排出凝縮水１１として槽外に排出される。

第４図は、天井７に傾斜をつけるかわりに、傾斜のつい
た落滴防止板１３で堆肥原料をおおっているもの、第５
図は、上述の例と異なり壁温上昇のためにヒーター１４
を用い壁面の凝縮水発生を防止するものである。

しかし、このような改善された例においても、堆肥原料
からの湿った排気が積極的に槽外へ抜き出されるもので
はないので、未だ満足できるものではなかった。

本発明は、これら従来方法の欠点を除き、含水率の改善
をはかるとともに、局部に水分が集まって好気性発酵を
阻害するのを防止することを目的とするものである。

本発明は、堆肥原料の堆肥層の下部に空気供給部を有し
、堆肥層の上方空間部に排気部を設けてなる密閉型の堆
肥化発酵装置中で行なう廃棄物の堆肥化方法において、
前記上刃空間部に気体供給部を設け、該気体供給部から
前記上方空間部へ気体を供給し、前記排気部から排出さ
れる気体の一部を再び前記気体供給部に導いて循環せし
め、前記循環気体を、その経路中で放熱して水蒸気を凝
縮せしめて除去し、その後加熱して再び前記上方空間部
に供給するようにしたことを特徴とする廃棄物の堆肥化
方法である。

第６図は本発明の実施例を示し、堆肥原料３に接する発
酵槽５内気体が飽和水蒸気になるのを防止するものであ
り、発酵槽内に不飽和水蒸気の気体を添加する機構から
成るものである。

即ち、排気４の一部を循環ファン１５で分枝させ、循環
排気１６を形成せしめ、放熱脱水部１１で冷却し、発生
した凝縮水は水封凝縮水抜き１８で除去し、再び予熱器
１９で加熱不飽和水蒸気圧として発酵槽５内気体に添加
する。

第１図でその作用を説明すると、発酵槽排気Ｆの一部を
放熱脱水した放熱脱水後の循環排気Ｇを予熱器１９で予
熱後の循環排気Ｈとし、本来過飽和Ｃとなる堆肥原料か
らの排気はＨと混合して発酵槽内気体りになるが、発酵
槽５の放熱により発酵槽内気体Ｄ′となる。

ここでＢとＤ′を結ぶ直線は飽和蒸気圧曲線を越えない
、即ち凝縮は起こらない。

Ｄの一部は堆肥原料の水分を含んで発酵槽内気体Ｄ“と
なり、従って排気はＤ″・Ｄ′及び発酵槽壁近傍気体Ｅ
の混合の発酵槽排気Ｆとなる。

以上、模式的に示した。

ここで排気量は第１図、第２図のものに比較して循環排
気風量だけ多く、また水蒸気分圧も高いため排気による
水分の抜出量は格段に多い。

Ｅは発酵槽５内気体がＤからＤ′となる影響で量も温度
低下巾も小さい。

これは発酵槽５通過風量が循環風量だけ増加し、槽内が
混合される事にもよる。

また逃げた熱量か、第１図、第２図の場合すべて凝縮熱
であるのに対し、この場合ＤＥ間の熱量とＤＤ’間の熱
量分の残りが凝縮熱であり、凝縮水量は少なく、かつ絶
えずＤからの熱によって蒸発する状態におかれているた
め、凝縮水による悪影響はわずかになる。

同時に発酵槽排気量か添加風量たけ増すため、それに伴
う水分も増加して水分除去を促進する効果もある。

このように、本方法によれば、凝縮水の発生を防止し、
水の局所への集中を防ぎ、水分除去を促進することがで
きる。

また、熱源として廃棄物焼却時の熱を利用する事が考え
られる。

都市ごみから堆肥原料を得る場合には、堆肥原料分別残
渣を焼却すれば都市ごみ処理設備となる上その透出る熱
を利用できるため都合がよい。

又、含水率調整のために用いたおがくず、わら、もみが
ら、パーク等の残りを焼却する方式も考えられる。

その場合にはおがくず、わら、もみがら、パーク等の処
理設備としても機能する。

発酵槽内気体を不飽和水蒸気圧にする方法と凝縮水の落
滴防止の方法とを組みあわせると、一層確実に水分のも
どるのを防止することができる。

以上の実施例は、上述の如く横取され、作用するので、
密閉型の堆肥化装置発酵槽においても凝縮水が堆肥原料
にしみ込んだり、低温の堆肥原料表面で水分が凝縮した
りなどして抜けた水分が局部に集まることを防止し、水
分を効果的に除去できる。

本発明により、排気風量が循環風量だけ多くなり、水蒸
気分圧も高いので、排気による水分の抜出量は著しく多
くなり、発酵槽内を飽和蒸気圧以下に維持して凝縮水の
発生を抑制するので、発酵槽内の堆肥原料の含水率の改
善をはかり、かつ局部的に水分が集まって好気性発酵が
阻害されるのを防止することができ、発酵槽内の量に対
して処理能力を高め、また粘性物質の発生を防止して破
砕、分別、乾燥などの工程を容易にし、従って堆肥化装
置発酵槽をコンパクトにすることができるため設備費、
運転費、敷地面積等が少なくてすみ、得られた製品堆肥
も良質で、堆肥成分が高く、難分解成分の少ない、肥料
成分に富んだ、異物除去の容易なものを得ることができ
、しかも発酵槽内の温度湿度調節が容易であり、ま、た
臭気の除去が容易となる廃棄物の堆肥化方法を提供する
ことができ、実用上極めて犬なる効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法の具体例の断面図、第２図はその場
合の気体の状態説明図、第３図ないし第５図は従来の他
の実施例の断面図、第６図は本発明の実施例に関する断
面図、第７図は第６図の場合の気体の状態説明図である
。 １・・・・・・供給空気、２・・・・・・曝気空気、３
・・・・・・原料、４・・・・・・排気、５・・・・・
・発酵槽、６・・・・・・落滴、７・・・・・・天井、
８・・・・・・とい状溝、９・・・・・・抜出孔、１０
・・・・・・凝縮水、１１・・・・・・排出凝縮水、１
２・・・・・・保温材、。 １３・・・・・・落滴防止板、１４・・・・・・ヒータ
ー １５・・・・・・循環ファン、１６・・・・・・循
環排気、１γ・・・・・・放熱脱水部、１８・・・・・
・水封凝縮水抜き、１９・・・・・・予熱器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 堆肥原料の堆肥層の下部に空気供給部を有し、堆肥
   層の上方空間部に排気部を設けてなる密閉型の堆肥化発
   酵装置中で行なう廃棄物の堆肥化方法において、 前記上方空間部に気体供給部を設け、該気体供給部から
   前記上方空間部へ気体を供給し、前記排気部から排出さ
   れる気体の一部を再び前記気体供給部に導いて循環せし
   め、 前記循環気体を、その経路中で放熱して水蒸気を凝縮せ
   しめて除去し、その後加熱して再び前記上方空間部に供
   給するようにした、 ことを特徴とする廃棄物の堆肥化方法。