JPS594400B2 - 有機質廃棄物の堆肥化発酵槽 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、有機質廃棄物の堆肥化発酵槽に関する。

都市じん芥等の有機質廃棄物を原料とし、これを機械化
された発酵槽を用いて、短期間のうちに好気、好熱性発
酵を行なわせる高速堆肥化装置は、従来より竪形多段式
（第１図）、横形多段式（第２図）、横形回転胴式（第
３図）に大別され実用化されているが、これを原料充填
効率の面からみるとき、必ずしも良くない。

その後、充填効率をあげる形式のものが実機化されてい
るが、これも堆肥化物取出機構からみると、堆肥化物の
混合。

移動は必ずしも均一でなく、従って嫌気性発酵の原因と
なり、発酵日数が不足し、且つ同一発酵日数を経過した
ものが、同一時期に排出できるとは限らなく、時には未
発酵物が製品として取り出されることになり、堆肥化物
の品質を低下し未熟に起因する悪臭の原因となっていた
。

先ず、上記従来周知のものについて述べる。

竪形多段式の代表であるアープトーマス式は、第１図に
示すごとく８段のデツキ１′ａを有する竪形発酵槽１′
で、側面の空気の流入、排出孔２′があり、内部中心に
回転軸３′を有し、この軸に取付けたアーム４′に鋤状
の混合杆５′が取付けられ、投入口６′からの原料Ｍ′
をたえず混合しながら順次下段デツキに落下させ、原料
Ｍ′を好気、好熱性発酵させて、最下段孔７′より取り
出すようになっている。

従って、空気接触がよく、好気性発酵の条件が満足され
、且つ原料Ｖは順次押出され落下するから、堆肥化物は
均一に取り出されるが、槽１′の分割や、各デツキ１′
ａ上の原料堆積層は薄く全体としての充填効率は４０〜
５０％である。

次に、横形多段式の代表であるクレーン式は、第２図ａ
、ｂに示すごとく箱形発酵槽１１′を２列４デツキ１２
′に区分し、各ボックス１３′にトランスポートスクリ
ュー１４′を配設し、側面から空気を流入する。

上部投入孔１５′からの原料Ｍ′は上段デツキ１２′か
ら低速回転するトランスポートスクリュー１４′によっ
て攪拌搬送され、順次下段デツキに落下し、所要日数経
過後最下段孔１６′より取り出されるようになっている
。

本発酵槽もアープトーマス式と同じく、好気性、均一性
に関しては良いが、充填効率は４０〜５０％である。

次に、横形回転胴式の代表ダノ式は、第３図のごとく回
転ドラム発酵槽２１′である。

原料Ｍ′はドラム槽一端の投入孔２２′から投入され、
ドラムの低速回転により他端側へ移動する。

投入孔２２′からの原料Ｍ′はドラム内数個所から流入
する空気と、ドラムの回転による混和微破砕の作用と相
まって、好気性発酵を八け、ドラム他端部排出孔２３′
から堆肥化物として取り出されるが、原料Ｍ′をドラム
内一杯にする事は出来ず、充填効率は約７０％である。

そこで、充填効率をあげるよう案出された形式の中、そ
の一例はクニャ式であり、これは第４図にみるごとく円
筒充満形発酵槽３１′である。

上部投入口３２’より投入された原料Ｍ′は円筒内に山
形に堆積するので、ディストリビュータ−３３′に取付
けた中心駆動回転の回転ならし杆（鋤状のもの）３４′
で平均レベルにならされ、下部には底面と中心駆動する
旋回スクリューコンベヤー３５′が設置され、堆肥化物
は中央出口３６′から取り出される様になっている。

又底面には多数の噴出孔をもつ散気管（図示しない）が
配設され、ブロワ−等による空気圧入により好気発酵さ
せるように計画されている。

しかるに、本形式では内部原料Ｍ′の混和動作がないた
め、空気接触が悪く、嫌気性発酵を起している。

また、搬送機構である旋回スクリューコンベヤー３５′
の中央部からの取出しが最も取り出しやすく、周辺部の
取り出し率が悪くなるため、平面的均一排出が出来ず、
両者相まって未発酵物が多く排出されている。

さらに、充填効率をあげるため案出された他の例として
第５図に示すフェアフィールド式があるが、その充填効
率は８５〜９０％である。

本形式は竪形円筒４１′上面に旋回ブリッジ４２′をも
ち、これに取付けられたオーガー４３′と呼ばれる数本
のスクリューコンベアーが槽内部にあって、旋回しなが
らたえず原料Ｍ′を外周から中心部に寄せながら上面に
押し上げ、底面から圧入される空気との接触を良くし、
好気性発酵を計っている。

円筒上部の外周一端の投入口４４′から投入された原料
Ｍ′は上記オーガー４３′の攪拌により周辺から中央へ
と集まり、堆肥化物は中央管４５′にオーバフロー流入
して取り出されるようになっている。

本形式は旋回するオーガー４３′の攪拌のみで、周辺上
部に投入された原料Ｍ′を堆肥化物として中央部上部か
ら取り出す事になるので、底部にある堆肥化物の運動が
悪く、未発酵物のショートパタが行なわれ、均一排出が
難かしい。

又、機械構造が複雑で保守が難かしく、所要動力も太き
い。

さらにまた、充填効率向上のため案出された他の例とし
て第６図に示すスクープ式の充填率は８５〜９０％であ
る。

本形式は下部平面より空気流入を計り、例えば巾２ｍ高
さ約１．５ｍの溝形長形発酵槽５１′で、溝肉端に取り
付けられたレール上を走行する台車５２′にエプロンコ
ンベヤー５３′を設置し、同コンベヤー５３′の働きに
より１日数回溝内の原料Ｍ′を前後に置換して空気接触
を計り、好気発酵させるところの複数槽からなる半バッ
チ式発酵槽であるが、大きな欠点は広い据付面積を要す
ることである。

思うに、都市じん芥及び汚泥等有機質廃棄物から堆肥を
作る高速堆肥化装置において、従来の発酵槽は単なるご
み処理施設として好気的に２〜３日の発酵日数を経て、
いわゆる１次発酵までの生堆肥化物で製品にしていた。

しかるに、最近の環境公害対策上２次発酵堆肥化物、即
ち完熟した悪臭のないコンポストにせざるをえない時代
となっており、必然的に２次発酵に要する期間に相当す
る容積をもった発酵槽が考案される様になった。

完熟にする期間はごみ質の差異にもよるが、更にＩＯ日
〜２週間とも言われ、結局発酵槽を大型にせざるを得な
くなって来ている。

ところが大型発酵槽になっても発酵槽として具備すべき
いくつかの条件があり、前述したごとく各種形式発酵槽
が実用化されているが、いずれも長所、欠点をもち、総
体的に満足されるものがない。

本発明は上記の点に鑑み案出されたもので、主として２
次発酵に供される発酵槽の充填効率を向上させながら、
未発酵物が少なく悪臭のない良質堆肥化物を製造するた
めに、空気接触が充分に行なわれ、好気、好熱性発酵さ
せる堆肥化物循環システム機構を採り入れ、且つ堆肥化
物の均一的搬出を可能にすることを目的とし、この目的
を達成するために、箱型サイロ式発酵槽の上部一端に、
都市じん芥および汚泥等の有機質廃棄物を粗破砕。

選別等の前処理を行なって堆肥化可能廃棄物としたもの
（原料）を連続投入するための投入口を設け、上記発酵
槽内の上部に前記投入口より投入された原料のレベルを
均一化するため、水平移動する掻きならし用連結杆付き
分配機を設置すると共に、前記発酵槽内の下部に前記分
配機による掻きならし等経た投入原料に空気を接触せし
める空気散気管を配設し、その直下に原料を容積的並び
に日数的に均一排出するための発酵槽長す方向に往復走
行する台車上に爪付きスクリューコンベヤーを取付けた
走行搬出装置を具備し、該走行搬出装置によって槽外に
搬出された原料、つまり上記分配機、空気散気管、及び
爪付きスクリューコンベヤーによって夫々の処理を行っ
て得た堆肥化物の一部を再び前記発酵槽の投入口に戻す
循環システムを採用してなるものである。

本発明を、第７図乃至第９図に示された実施例に基いて
説明する。

第１図は本発明による箱型サイロ式発酵槽の１例を１部
切欠断面で示す概略側面図、第８図は第１図の発酵槽上
部に設置された分配機の概略平面図、第９図は同じく第
７図の発酵槽下部に設置された走行搬出スクリューコン
ベヤ一部分の概略平面図である。

第１図において、１は箱型サイロ式発酵槽で、上部に原
料投入口２及び排気口３があり、下部一端に排出スクリ
ューコンベヤー格納庫４が設けられている。

５は発酵槽１の上部に設置された分配機である。

上部排出スクリューコンベヤー格納庫４の内部（発酵槽
下部）には、第９図に示す走行搬出スクリューコンベヤ
一部分が設置されており、その直上部に２０で示す空気
散気管が設けられている。

上記分配機５は原料投入口２及び排気口３の下方部に設
けられ、第７図、第８図に示す構造となっている。

投入口２と排気口３側に夫々並夕１ルで設置された各１
対の鎖車Ｓｔ（被動側）及びＳ２（駆動側）間には、夫
々チェーンリンク７が並列して架設され、同一対のチェ
ーンリンク７間は多数の掻きならし用連結杆６で連結さ
れており、原動機８の駆動により、駆動側１対の鎖車Ｓ
２を駆動回転し、これにより１対のチェーンリンク７を
駆動走行させる。

つまり、原動機８の正、逆回転に応じて上記チェーンリ
ンク７も１つの方向、その逆の方向に往復走行するよう
になっている。

第９図により走行搬出スクリューコンベヤ一部分の構造
を説明すると、９は搬出スクリューコンベヤーで、原動
機１０によって駆動される。

上記原動機１０は一方の台車１１ａに設置され、上記ス
クリューコンベヤー９の両端は夫々上記台車１１ａ上と
、他方の台車１１ｂ上に回転可能に支持されている。

１３ａ、１３ｂは夫々上記各台車１１ａｔ１１ｂが走行
するレールであり、上記各台車１１ａ。

１１ｂの走行方向両側に夫々連結したチェーンリンク１
６ａｔ１６ｂは、第９図に示すごとく格納庫４の両側部
に設置されている各鎖車ａ、ｂに架せられており、１２
は原動機で同原動機１２（正。

逆回転可能）の駆動力を上記各鎖車ａ、ｂ中の駆動側鎖
車に伝達して、上記各台車１１ａ、１１ｂを図の左また
は右方向に往復走行させるようになっている。

上記原動機１２の正、逆転はレール１３ａｔ１３ｂの両
端に取付けられた検知装置（図示せず）の働きより行な
われる。

また、上記搬出スクリューコンベヤー９は一般的ソリッ
ド翼を部分的に切欠き、更に先端に爪をつけて、絡合性
及び圧縮性の比較的強い有機質廃棄物を原料とする堆肥
化物の取出しを円滑に行なわしめ、また相当の微破砕を
行なわしめる様に設計されている。

また、１４は発酵槽１の最下部に取付けたベルトコンベ
ヤーである。

作用を説明すると、粗破砕選別された、或いは更に予備
発酵をうけた堆肥化可能有機廃棄物（原料１５）は、図
示しないベルトコンベヤー等を経て投入口２より投入さ
れ、箱型サイロ式発酵槽１内に堆積される。

発酵槽１はこれらを発酵させるのに必要な日数相当分の
容積を有している。

上記投入口２より投入された原料１５は山積となるにつ
れて、投入口２付近から駆動部８の駆動によって水平に
移動するチェーンリンク７に取付けた多数の連結杆６に
より、その取付レベルに掻きならされ、投入口２と反対
方向に次第に分配され、結局槽内同一レベルに堆積され
る。

即ち、上記分散機５は発酵槽１の空間を少なくし、廃棄
物充填効率を高める機能をもつものである。

上記発酵槽内の原料１５は、下部の搬出スクリューコン
ベヤー９の作用により槽外に取出される事になるが、槽
内滞留中は原料投入時に上記分配機５の作用により形成
された水平層を、そのま５維持しながら、順次槽内を降
下し、且つその間に空気散気管２０より放出される空気
（図示しない空気源装置からのもの）と接触し、更に後
記する曝気作用と相まって、好気的発酵を受けながら、
所要日数堆積し、完熟した堆肥化物（コンポスト）とな
る。

即ち、空気散気管２０より放出される空気と接触して降
下した原料１５は、レール１３ａ 、１３ｂに沿って往
復走行する１対の台車１１ａ、ｌｌｂ間に設けられた搬
出スクリューコンベヤー９によって、上記台車１１ａ、
１１ｂが往復走行する間に掻き出し、発酵槽１の底部に
設けられたベルトコンベヤー１４上に落し、槽外に搬出
される。

上記搬出スクリューコンベヤー９は発酵槽底部の堆肥化
物の同一層を均一にベルトコンベヤー１４上に落すもの
であり、上記槽外に搬出された堆肥化物ノ一部は、ベル
トコンベヤー１４を介して図示しない運搬機（例えば垂
直コンベヤー）により、再び発酵槽１の投入口２に戻す
。

即ち、自己循環システムを行う事により、その間にいわ
ゆる繰返し操作による機械的曝気を受け、好気的発酵状
態になる。

上記堆肥化物循環操作は、投入口２から投入される生の
有機廃棄物と、堆肥化物とを混合させることと、これに
加えて行なわれる前記分配機５の掻きならし効果と相ま
って、新しく投入された原料への微生物の移植という発
酵にとって好ましい状態にならしめるものであり、且つ
発酵槽１の容積とは無関係に行ない得る自己循環システ
ムである。

また、発酵槽１の下部に取付けた搬出スクリューコンベ
ヤー格納室４は、走行搬出スクリューコンベヤー９の補
修時において、発酵槽内容物、即ち原料１５を殆んど取
除く事なく、組立、納入。

再起動に使用するものである。

次に、上記実施例（第１図乃至第９図のもの）の実施に
当っての各部の寸法等を示す。

実施に用いた箱型サイロ式発酵槽１は、幅３ｍ、奥行１
０ｍ１高さ４ｍ、全容積約１２０ｍ”で、第７図のごと
く槽上部に分配機５、槽下面に搬出スクリューコンベヤ
ー９、そのやメ上部に空気散気管２０を設けた。

分散機５はピッチ約１ｍの間隔で原料掻きならし連結杆
６を取付けた巾約２．８ｍの水平に移動する巾方向２列
のチェーンリンク１からなり、且つこれらが水平移動中
たるみの生じないよう、発酵槽長手方向両側に、上下２
列の摺動ガイドを取付け、下側摺動ガイドは槽上端より
０．５ｍ下にあった。

搬出スクリューコンベヤー９はスクリュー径４００ ｍ
ｍ、ピッチ１８０〜２９０龍、有効長さ約３ｍ、回転数
組６．８ Ｒ／Ｍのものであり、スクリュー羽根０１部
公的切欠きと爪を付け、２２ＫＷ減速電動機で牽引され
、約７ｍ／Ｈ定速で往復走行する。

また、空気散気管は発酵槽長手ピッチ約１ｍ間隔で、槽
上端から約２．５ｍ下に９本取付けた多孔管であった。

以下、上記構成寸法を有する本発明による箱型サイロ式
発酵槽を用いての具体例を述べる。

具体例 １ 都市じん芥を粗破砕選別機に投入して、予め堆肥化不適
物を除去する前処理を行ない、同前処理によって得られ
た被堆肥化原料を横型回転胴式発酵槽に供給して予備発
酵を行なわしめた後、本発明の発酵槽１に投入した。

本発明発酵槽１に投入された予備発酵堆肥化物（原料１
５）は、水平移動する分配機５の連結杆６の間を通って
投入口２付近に山形となり堆積するが、その頂上が下部
連結杆６の高さに達すると、同連結杆６の進行方向に向
って押しやられ、順次平面化され、逆に下側摺動ガイド
高さ迄掻きならされる。

原料１５の掻きならし面を越えると、分配機駆動モータ
負荷が大きくなり、これを付属電流計により検知し、原
料投入を止めた。

この場合、原料充填率は となる。

なお発酵槽を大型にする場合、巾３ｒｒＬは変えず、長
手方向と高さを大きくする。

例えば、容積３６０ｍ’槽の場合、巾３ｍ、長手方向２
０ｍ１高さ６．５ｍとすれば、原料高さは６ｍとなり、
充具体例 ２ 発酵槽１に投入される原料組成は、水分６０〜６５％、
Ｃ／Ｎ比３０〜３５である上記具体例１によるものであ
る。

投入量は約２０ｔ／ｄである。原料１５は槽内に約１２
日間滞留させ、その間空気散気管２０から連続に約Ｉ
Ｑ ｍ３／１ｍｔ ４ Ｑ〜６０℃温風を強制的に送り
、発酵させた後搬出スクリニーコンベヤー９を駆動し、
槽底部から堆肥化物を取り出した。

なお、スクリューコンベヤー９は走行速度約７ｍ／Ｈ１
回転数約６．８Ｒ／Ｍとし、約１．５時間運転して都市
じん芥約２０Ｔ相当の堆肥化物約１０ｍ”を取り出した
。

上記のように、毎日取り出し、投入を重ね、槽内に原料
が充満された状態で同じ操作を数日間繰り返した後、第
１０図に示す槽内長手方向３個所イ２０、ハ、高さ方向
４個所Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ計１２個所から堆肥化物をサンプ
ルとして取り出し、分析した結果を表１に示す。

即ち、各層毎に判然とした発酵度分差が見られる事から
、搬出スクリューコンベヤー９は明らかに均一搬出機能
をもつ事が分った。

具体例 ３ 上記具体例２に続いて、約１０ｍ°の堆肥化物取出後、
これを原料投入口２に投入循環する操作運転に入った。

そして、発酵槽内容物全量が１日間で１回の切返しを受
けるごとく循環させて、循環前の層状態に戻る様に搬出
スクリューコンベヤー９を運転した。

次いで、具体例２と同様に堆肥化物を取り出しながらの
原料の供給を行ない、続く循環操作からなる定常運転に
入ってから得られた堆肥物を毎日分析したところ、水分
約５０％、Ｃ／Ｎ比約２２とバラツキの小さい均一な組
成となり、且つ具体例２のサンプルと較べて、色、粒度
、臭気等感覚的にも見かけの良い良質堆肥となった。

かかる結果から循環システムによる種々の相乗効果を十
分に認める事が出来た。

要するに、本発明は都市じん芥および汚泥等の有機質廃
棄物から発酵プロセスを経て高速堆肥化する装置におい
て、箱型サイロ式発酵槽の上部一端に設けられた前記廃
棄物を粗破砕、選別等の前処理を行なって堆肥化可能廃
棄物とした原料を連続投入するための投入口、上記発酵
槽内上部に設置され前記投入口からの原料レベルを均一
化するための水平移動可能の掻きならし用連結杆付き分
配機及び上記発酵槽内下部に空気分散管からの空気によ
り好気性発酵をうけた上記原料を均一排出するための発
酵槽長さ方向に往復走行する台車上に爪付スクリューコ
ンベヤーを取付けた走行搬出装置を具備し、該走行搬出
装置によって槽外に搬出された堆肥化物の一部を再び前
記発酵槽の投入口に戻す循環システムを有してなること
を特徴とする有機質廃棄物の堆肥化発酵槽である。

即ち、本発明にあっては（ｉ）発酵槽を箱型とし、その
上部に原料投入時に同原料が山形に堆積する事を防ぐ、
掻きならし機能を有する分配機を設ける事により、槽内
空間を減少し充填率を、表２のごとく８５〜９２優に向
上する事が出来る。

（１ｉ）定速往復走行可能の搬出スクリューコンベヤー
装置により、箱型サイロ式発酵槽の幅方向および長手方
向全面にわたって、堆肥化物の均−取り出しが出来、同
一発酵状態の堆肥化物が第１１図のごとく日数毎回一層
で維持できるため、堆肥化物の発酵管理がしやすく、発
酵日数不足の未発酵物が取り出される恐れが極めて少な
い。

（曲 発酵槽内容物（原料）には無関係に行なわれる堆
肥化物の自己循環システムの採用により、内容物が機械
的に切返しを受け、空気との接触が著しくなり、且つ新
らしく投入される生原料と切返し堆肥化物との混合によ
り、生原料への微生物移植が行なわれ、両者相まって結
果的に好気性、好熱性発酵状態が安定化し、均一に発酵
した堆肥が得られる。

ＧＶ） 搬出スクリューコンベヤー装置で取り出す際
、スクリュー爪による堆肥化物のほぐし効果を有すると
共に、微破砕が行なわれるので、著しく効果的な好気性
発酵状態が保たれる。

即ち、上記（１）乃至Ｑψの効果により生原料の量的お
よび質的変化に対しても、循環量、或いは堆積日数を変
えて良質堆肥を作り出す運転管理が容易に出来る事にな
る。

（Ｖ） 次に、発酵槽の具備すべき条件から、本発明
形式の発酵槽と前に述べた従来の代表的形式のものとを
比較すると表２のごとくなり、本発明によるとき充填効
率、空気接触、均一搬出、保守、所要動力、据付面積の
すべての点において、優れている事を示している。

表中、○は優、△は良、×は不可を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は従来の発酵槽の説明図で、第１図は
竪形多段式の代表であるアープトーマス式発酵槽の概略
縦断面図、第２図ａ、ｂは横形多段式の代表であるクレ
ーン式発酵槽の概略縦断面図、側断面図、第３図は横形
回転胴式の代表であるダノ式発酵槽の概略縦断面図、ま
た第４図はクニャ式、第５図はフェアフィールド式、第
６図はスクープ式発酵槽の概略縦断面図である。 第７図乃至第９図は本発明の１実施例を示し、第７図は
本発明による箱型サイロ式発酵槽の内部構成を説明する
ため１部切欠して示した概略側面図、第８図は第７図の
発酵槽上部に設置された分配機の概略平面図、第９図は
同じく第１図の発酵槽下部に設置された走行搬出スクリ
ューコンベヤ一部分の概略平面図であり、第１０図は試
験的に本発明発酵槽によった堆肥化物を同発酵槽の数個
所よりサンプル取出しを行った例を示す図面、第１１図
は本発明発酵槽によるときの日数毎回一層で同一発酵状
態で堆肥物が得られる事を説明するための図面である。 図において、１・・・・・・本発明の箱型サイロ式発酵
槽。 ２・・・・・・原料投入口。５・・・・・・分配機で、
６・・・・・・掻きならし用連結杆、γ・・・・・・チ
ェーンリンク、Ｓｌ。 Ｓ２・・・・・・鎖車。 ８・・・・・・分配機５の駆動用原動機。２０・・・・
・・空気散気管。 ９・・・・・・走行搬出スクリューコンベヤーで、その
端部は台車１１ａ、１１ｂに回転可能に支持。 １０・・・・・・上記ヌクリューコンベヤー９の駆動用
原動機、１６ ａ ｔ １６ ｂ・・・・・・チェーン
リンクで、原動機１２により上記台車１１ａ。 １１ｂを往復走行させる。 １３ａ、１３ｂ・・・・・・台車１１ ａ 、１１ ｂ
の走行用レール。 １４・・・・・・ベルトコンベヤーで、上記分配機５、
空気散気管２０及びスクリューコンベヤー９によって夫
々処理がなされて得た堆肥化物を受取り、その一部を図
示しない運搬機、例えば垂直コンベヤーにより再び発酵
槽１の投入口２に戻す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 都市じん芥および汚泥等の有機質廃棄物から発酵プ
   ロセスを経て高速堆肥化する装置において、箱型サイロ
   式発酵槽の上部一端に設けられた前記廃棄物を粗破砕２
   選別等の前処理を行なって堆肥化可能廃棄物とした原料
   を連続投入するための投入口、上記発酵槽内上部に設置
   され前記投入口からの原料レベルを均一化するための水
   平移動可能の掻きならし用連結杆付き分配機、及び上記
   発酵槽内下部に空気分散管からの空気により好気性発酵
   をうけた上記原料を均一排出するための発酵槽長さ方向
   に往復走行する台車上に爪付きスクリューコンベヤーを
   取付けた走行搬出装置を具備し、該走行搬出装置によっ
   て槽外に般出された堆肥化物の一部を再び前記発酵槽の
   投入口に戻す循環システムを有してなることを特徴とす
   る有機質廃棄物の堆肥化発酵槽。