JPS60239379A - 有機質汚泥の堆肥化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微生物活動によって改質可能な有機物を含む汚
泥状物質の堆肥化方法に関するものであり、都市下水処
理過程から発生する汚泥や一人ふん尿などの処理に適用
される他、家畜ふん尿、工場廃棄物や農業廃棄物などの
処理に用いられ、その用途に制限は無く、又これら各種
汚泥状物質（以下単に汚泥と省略する］を効果的に、か
つなるべく短時間に堆肥状物質に改質することを可能と
するものである。

従来技術 汚泥の堆肥化方法として従来より公知の各種方法の中で
最も有効な方法は、汚泥を適正な含水率に調整した後−
かかる汚泥を所謂押し出し造粒法若しくは所謂圧縮造粒
法にて比較的に機械的強度が高く、内部の微細構造が密
で、相対密度の高い言い換えれば空隙率の少ないペレッ
ト状等の成形体に造粒し、しかるのち通風可能な竪型な
どの反応槽ニそのベレットを投入し、自然通風若しくは
強制通風にて酸素もしくに空気のような酸素を含む気体
（以下単に反応気体と称する］をベレットに接触するよ
うに通過させ、このとき汚泥ペレットにせい息する好気
性微生物の増殖活動および呼吸活動などが活性化し、そ
のような微生物活動によって汚泥が堆肥状物質に改質さ
れる方法である。

発明が解決しようとする問題点 しかしてかかる従来の方法では−一つ一つのベレットの
表面付近は良く堆肥化するが−ペレットの内部では酸素
の供給が不十分になるためややもすると嫌気性状態が出
現し、好１しくないという問題点が存在した。　周知の
ように嫌気性状態においてに好気性微生物とは異なる嫌
気性微生物が活動［２，その結果形成される物質は堆肥
とに異なり、悪臭を放ち肥料として使用不可能な物質で
ある。

澄明を解決するための手段 本発明は従来このような欠点を解消するために汚泥を堆
肥化反応に先立って成形体に造粒する際に、比較的に機
械的強度が低く、内部の微細構造が疎で相対密度の低い
、言い換えれば空隙率の大きい成形体を作るようにし、
その結果堆肥化反応過程において成形体内部も十分に酸
素が供給されるように１．たものである。

作用 かくて本発明によるとき、成形体の表面のみならず、成
形体内部も十分に堆肥化反応を受けるの　１で、汚泥は
良好な堆肥となり従来のこのような欠点に解消される。

本発明の実施にあたって、汚泥の造粒方法に制限はない
が、比較的に疎な構造の成形体を作る方法でなければな
らず、そのため所謂転勤造粒法やその変形としての攪拌
造粒法と振動造粒法あるいに破砕も【７くにその変形と
しての粉砕や解砕造粒法を用いるのが好１Ｌ７い。　転
勤造粒法やその変形としての撮動造粒法、攪拌造粒法は
汚泥を何等かの機械的手段にて転勤、撮動、攪拌させて
その際何等かの核に汚泥が付着して粒として成長し二あ
るいは大き過ぎる固ま！ｌｌは崩壊し、もって概ね球形
などの形状の成形体が形成される方法の総称であり、そ
の具体的な実施方法に制限はない。

又破砕造粒法、粉砕造粒性、解砕造粒法は、汚泥を何等
かの機械的手段にて破砕して小粒状にする方法の総称で
あＶ−その具体的実施方法に制限はない。

又本発明におけるように比較的に疎な構造の成形体は、
それ自身あ１ｖ機械的強度がないので、その成形体を堆
肥化するため竪型などの反応槽に投入し堆積させた時あ
贅りその堆積高さが高くなると、上部からの貫通によっ
て下部の成形体が破壊されてし１つという欠点がある。

　すると反応槽の底部−面に反応気体の通過を妨げる層
が形成されるので好ましくない。

そこで本発明では、（１）１反応槽中の汚泥成形体の堆
積高さをあまり高くないように保つ。

（２）１反応イ曹より汚泥を取りだ１−書び反応槽に戻
す才での間に汚泥が再度造粒をれているようにするノ　
２　つ。カニ。　、　っ若　１．　、　ｏ□カケ□いあ
　よ　、　え　。

た。　また反応槽は複数用いる事が多く２複数の反応槽
を多段式に垂直方向に配列することが多い。

押出し造粒法や圧縮造粒法においても、本発明において
望才れる比較的に疎な構造の汚泥成形体を作ることはで
きる。　例えば、押出し造粒法においては、型にあけら
れた孔の径を大きくしたり。

型に汚泥を押［２付ける圧力を低くする。　あるいは圧
縮造粒法においてに汚泥を圧縮する圧力を低くしたり、
圧縮時間を短くする。　このようにして作られた成形体
は、破砕機によって破砕して小さな成形体にすることが
多い。

実施例 つき゛に実施例にもとづいて本発明の具体的な内容を述
べるが、説明を簡単にするため、以下の総ての実施例に
おいて、処理対象物としては、下水の活性汚泥処理過程
から発生ずる汚泥を用いた。

これは、その１寸では含水率約９０条　であるが、あら
かじめフィルタープレスによって脱水し、含水率約６５
９２　としたものとする。

第１の実施イア１１は第１図の動作系統図で示す。

ブす１図では汚泥１を混練機２に送りこみ、あらかじめ
既に乾燥された堆肥粉末３と良く混合し含水率約４５係
　とする。　次にこの混合物４を転動造粒１１５Ｖｃて
概ね球形の成形体に成形し７た後。

垂直方向に設置さ力、たスクリューコンベヤー６によっ
て、第１の反応Ｗｉ７の上部から反応槽内に投入する。

　この反応槽の底部には、第２．第５の反応槽も同様で
あるが、第９図に示す回転式有刺棒からなる取りだし機
構ｓ、ａ’、Ｆｆがあり、汚泥成溶体投入後４８時間後
にこの取りだし機構８を動作させる事によって、反応槽
内の汚泥はとりだされ、別のスクリューコンベヤー６′
によって、第１の反応槽７のすぐ上に設けられた第２の
反応槽７′に投入される。　再び４８時間の後同様の機
構の繰返しによって、汚泥は第５の反応槽７＃に送ジこ
まれここでも４８時間の反応を受ける。

第１の反応槽７において、汚泥に反応槽底部の開口部２
０ａ　から自然通風によって流入した反応気体としての
空気に接触し、好気性微生物活動が堆積層において開始
され温度上昇が起こＶ、被処理物の温度に最高部で７５
°Ｃに達した。　第１の反応槽７からの排気は排気口２
０ｂ　よりバイブによって第２の反応槽７′の開口部２
０ａ′に流入し、第２の反応槽７′の汚泥も同様に堆肥
化反応を受ける。

更に第５の反応槽７″においても前述の第１．第２反応
槽７，７′におけると同様に堆肥化反応が起る。

尚本実施例で用いるスクリューコンベヤー６゜６’、　
６’、　６″′はその内部を汚泥が通過するあいだに転
勤造粒の原理によって混線とあわせて小ざな概ね球形の
粒状に造粒されるような構造である。

そのため、一つの反応槽において多少とも破壊されたり
、相互に癒着した成形体は、これらスクリューコンベヤ
ーによって次の反応槽に運びこ１れる捷での間に、再び
概ね球形の成形体に成形される。

かくて第５の反応槽７′から取り出された発酵済み汚泥
は含水率約４０％　の良好な堆肥となる。

もし第１の反応槽で汚泥が乾きすぎた場合は、第２の反
応槽へ送る間に再び含水率調整をする必要がある。　第
２から第５の反応槽にかけても同じである。　これを更
に押出し造粒機９Ｖｃ送りこみ直径約５Ｏｎ１ｎ１の丸
棒状のベレット１２に成形し、乾燥機１０に投入して乾
燥機１ｏの下部から電熱送風機１１にて温風を送りこみ
、含水率が約２０チになる１で５日間乾燥する。　その
後堆肥を取ジだし扮砕機１４にて粉末にして貯留槽１５
に貯留し、また一部は製品１４′として出荷した。　又
別の運転方法として貯留槽１５における第３の反応槽７
″からの汚泥を造粒機１５をへて第１の反応槽７に戻し
、更に発酵させ、第２．第６の反応槽７′７′を経て乾
燥過程に送ったところ−極めて良い堆肥が得られた。　
尚この場合各の反応槽内における被処理物成形体の最大
堆積高さは１．５ｍ１Ｃしたが、これは底部の成形体が
上部からの重量によって余、！ｌｌ潰れない限界高きで
あった。

前記第１の実施例で用いた転勤造粒機１５は第２　２図
１Ｃ１−いて回転ドラム・５の中に多数の攪拌羽根１５
′が設けてあり−この羽根はドラムとは逆の方向に回転
（−１投入口１７がら投入された被処理物が概ね球形の
成形体に造波され排出０１８がら排出される構造であっ
たが、この構造に制限されることｌｌ−１７１？い。　
また所謂振動造粒機や攪拌造粒機、破砕造粒機やその変
形なども用いることができる。　本実施例の変形として
−っの反応槽がら次の反応槽に汚泥を移動する間に転勤
造粒機に汚泥を導き、再造粒することもある。　また再
造粒に先立って成形体の破砕や混練、含水率調節などの
１若しくはそれ以上を行うこともある。　当然ながら１
反応槽を１個とし、反応槽から汚泥を取Ｖたして、破砕
、混線、含水率調節、再造粒の１若（−りはそれ以上を
行って再度同一の反応槽に汚泥を戻し、発酵を継続させ
ることもある。

次に第２の実施例を第５図で示す。　尚第１図相当部分
は同一符号で示すものとし、以下同様とする。　被処理
物１汀混線機２にて乾燥堆肥粉末３と良く混合された後
、圧縮ロール１９ＶＣて圧縮され１次に破砕造粒機１６
の破砕羽根１６′にて小片状に破砕造粒される。　これ
を第１の実施例と同じ構造の反応槽７に投入し、堆積高
さを２．５　ｍとした。　第１の実施例と同じく４８時
間の堆肥化反応の後１反応槽７の底部の取りだし機構８
を動作させて取りだ（−１再び破砕造粒機１６の破砕羽
根１６′にて、より小さな片状にし、再び反応槽７に投
入して更に４８時間の堆肥化反応を行なった。　尚破砕
造粒の際の小片の大きさに、スクリュー１６″の孔径と
破砕羽根１６′の回転速度を調節することによって変化
させることができる。

このようにして堆肥化されｆｌ：、被処理物は第５図で
に省略するが、第１の実施例と同じ方法によって乾燥さ
れ、粉末状に粉砕されたのち貯留され、新たな原料汚泥
の含水率調節に用い、一部は製品として出荷される。　
なお、第２回目の発酵では、反応槽中の堆積物中にかな
りの温度分布が発生したので１発酵処理中において被処
理物を反応槽から取りだし、コンベヤーによって再び反
応槽の上部より槽内に投入し、もって反応槽の内部で被
処理物が上から下へ物流を形成するようにし、このとき
反応槽内部の高温部分を被処理物が繰返し通過し、被処
理物の全て［概ね均一な堆肥化反応が行われるように（
〜た。　またロールによって汚泥を圧縮したのち破砕す
る代りに、汚泥を混Ｒ機によって混線したのちすぐに破
砕することもある。

又第５の実施例を第４図に示す。　この場合、原料汚泥
１を混線機２にて乾燥堆肥粉末５と混合し＠ゝ動造粒機
１５Ｖｃて概ね球状の小さく、かつ疎な粒に造粒し、予
備反応１７ａＫ投入して堆積高さを１．５ｍ　とし、２
４時間予備発酵を行なった後。

押出し造粒機９１Ｃて直径約３０　ｍＩｎ　＋長さ約１
００７ＴＴｎの丸棒状ベレット１２に造粒し、大型の本
反応槽７ｂＶｃ投入して堆積高さを４．５　ｍ　にして
５日間率発酵としての堆肥化反応を行なった。　本実施
例では、被処理物は予備発酵と本発酵の２回の発酵反応
を受けるが１本発酵において大きく−かっ密なベレット
を用いたにもかかわらず、予め予備発酵を受けていたの
で、ペレット内部が嫌気性になる事はなかった。　本実
施例では堆肥の乾燥は本反応槽をその１−１′用い、た
だ下部から電熱送風機１１Ｖ？：、て温風を送風するだ
けでよかった。　本反応槽の排気口２５には熱交換器２
４が設けてあり堆肥化反応や乾燥中に排出される温風の
熱で新鮮な外気を温め、それが予備発酵の反応槽の下部
に導びかれるようにした。　その結果、予備発酵の開始
が早１つた。　な卦、温排気を原料貯蔵槽（図では省略
）やミキサー、転勤造粒機などに導き原料被処理物を温
めてもよい。

また転勤造粒４７−の代ｖＶＣ攪拌造粒機、振動造粒磯
破砕造粒機やその変形法などを用いてもよい。

次に第４の実施例を第５図に示す、　この場合原料汚泥
１を混線機２にて乾燥堆肥粉末３とをよく混合したのち
、押出し造粒機９にて大きく密なペレット１２とし、反
応槽７にて堆積高さを６ｍにして４８時間予備発酵とし
２ての堆肥化反応を行１　、一つ７＝後取り出し、これ
を破砕造粒機２．の破砕羽根２２′にて破砕し、１−６
ｍｍ程度の小さな粒にした。　次にこれを５個の反応槽
７’、７’、７”に分配し７、それぞれの堆積高さを１
．５ｍ　にし、更に７２時間本発酵を行った。　この方
法によると、予備発酵ではペレット内部はやや嫌気性と
なったが、本発酵では小さなペレットを用いたので、全
体が均一な堆肥となった。

更に第５の実施例を第６図に示す。　この場合被処理物
１は混線機２にて乾燥堆肥粉末ろと混合され、転勤造粒
機１３にて成形体にされた後、反応槽７に投入される。

　４８時間の発酵反応の後反応槽下部の取りだし機構８
を動作づせて落下した汚泥は１反応槽内部に設けられた
コンベヤー６によって再び上部に戻され、もって切りが
えしの効果を出現させる。　このときコンベヤーが発酵
中の汚泥によって温められているので、輸送中の温度低
下が無く好ましい。

攪拌型造粒機の構造を第７図で示すが、転動造粒機と似
たところがあジ、原料投入口１７から投入された原料か
非回転ドラム２５内に設けられた回転式の攪拌羽根２５
ａ　と、固型式攪拌羽根２５ｂとの間で攪拌、混合され
なから造粒され排出される、　又排出口２１には破砕羽
根２１′を設けてより小きな粒にするようにしである。

　転勤造粒機や攪拌型造粒機、振動型造粒機、破砕造粒
機とその変形法などは大型化すればそれ自体を反応槽と
して堆肥化反応を行わせることもできる。

本発明においては被処理物がリアクター内部に堆積した
とき被処理物が形状及び大きさに制限はなく粒状に造粒
されている事が必要であるが、被処理物の造粒手段にも
制限になく一公知のあらゆる造粒手段が利用できる。　
例えば、オーム社発行の日本粉体工菜協会編「造粒便覧
」（昭和５０年５月第１版第１刷発行）に詳しく記載さ
れているように、機械的造粒法として転動造粒法及びそ
の変形としての振動造粒法と攪拌造粒法の２方法。

押出し造粒法、圧縮造粒法及び破砕造粒法とその類似方
法としての粉砕造粒法と解砕造粒法などが。

それぞれ単独で或いは複数組み合せて利用できるが、実
用上の見地からは、転勤造粒法とその変形とｊ−での振
動造粒法と攪拌造粒法の２方法が好ましい。　破砕造粒
法及びその類似法は一般に粒子が小さくなりすぎる傾向
があるが、被処理物を予め圧縮成形又は押出し成形など
によってシート状や塊状などに成形した後に破砕すれは
好ましい大きさの粒子が得られる。　実施例１における
スクリューコンベヤーでの被処理物の成形は、造粒原理
から分類ずれは転動造粒に分類すれるが、当然ながらそ
の他のあらゆる公知の転勤造粒法や装置が利用できその
具体的な方法や装置に制限はなく、例えばドラム型とそ
の改良型１皿型とその改良型。

撮動型とその改良型及び攪拌型とその改良型などあらゆ
る公知の方法や装置が利用できる。　転勤造粒法とその
変形法によって形成される粒子は概ね球形で、その大き
さは直径０．５　ｍ　ｍ　から５０ｍｍ位であるが、そ
の形状や大きさに制限はない。

転勤造粒法とその変形法によって得られる粒子は比較的
に疎な内部微細構造を持ったもので５粒子内の空隙率は
２４チから４１多程度であるが一実施例１で述べたよう
に粒子の機械的強度が不足する傾向が有る一方で、粒子
内部捷で酸素が到達し好気性微生物反応が良く行われる
。　押出し造粒法に何等かの機械的方法によって被処理
物を型１ｆｃニダイスＩＣ向けて押しつけ、型において
いる孔から被処理物が押し出される時に造粒される方法
の総称でその具体的な方法や装置に制限はなく。

押出しのメカニズムによって区別され、スクリュ一式、
ロール式、ブレード式、ギヤ一式、シリンダ一式やラム
式などのあらゆる公知の方法や装置が利用できる。　押
出し造粒法によって得られる成形体は型の孔の形状と概
ね同じ断面形状をもった棒状べ１ノツトで、多くは丸棒
状となジーその直径ｉｄ５ｍｍ　から５０　ｍ　Ｉｎ　
＋長さは１０ｍｍ　から１００ｍｍ程度であるが、形状
と大きさに制限はない。

押出し造粒法によって得られる成形体は、機械的１　強
度が犬きく、リアクターの中で高く堆積しても下部の成
形体が破壊される事は少なく、その最大堆積高さは実験
によると７ｍであった。　しかし押出し造粒法によＶ得
られた成形体は比較的に密な内部微細構造を持ち、空隙
率が小さいので成形体内部への酸素の供給が不足となり
、余り大きなペレットでは堆肥化反応時にペレット内部
が嫌気性状態となり、好１しくない。　この点から、ペ
レットの直径１１０ｍｍから５０ｍｍが適切な範囲とな
る。　破砕造粒法の利用法として、混練した被処理物を
破砕造粒して微細な粒子とし、これを転勤造粒法とその
変形法または押出し造粒法などによって大きな成形体に
成形する方法が有る。

これを第８図の動作系統図で示すと、原料汚泥１と乾燥
堆肥粉末３を混練機２で良く混合して、含水率を４５重
重量圧した後、破砕造粒機１６で粉末状とし、続いてこ
れン転勤造粒機１５で概ね球状の成形体に成形する。　
破砕造粒機の代ジに解砕造粒機を用いても良く、転勤造
粒機の代りに振動造粒機、攪拌造粒機、押出し造粒機、
圧縮造粒機を用いても良い。　破砕の後で乾燥してから
転勤造粒機で水を加えなから造粒すると良く造粒できる
が、乾燥を行うのは実用的ではない、発明の効果 以上の実施例に示すように一本発明は有効性が高く、短
時間に堆肥状物質に改質可能となる。

なお１反応気体の温度、湿度、酸素分圧、流量などを制
御することがあり、又予備発酵または本発酵のいずれか
一方を被処理物を粒状にせずに行うこともある。　反応
槽は上部に向って細くなる形状がよい。　反応槽は断熱
のため二重にしたり。

保温、刃口熱を行うこともある。　堆肥化の後の乾燥の
方法に制限はない。

なおリアクター内部を通過する気体に酸素を含んでいな
ければならないが、空気でなくてもよく、純酸素や酸素
を含む気体であれば良い。　尚堆肥化反応もしくは発酵
反応の定義が問題となるが、前記した各種被処理物など
のように、微生物活動によって改質可能な有機物を主体
とする被処理物を対象とし、−反応が酸素の存在の下で
行われ、微生物の活動によって炭酸ガスと水または水蒸
気が被処理物より放出され、被処理物に発熱が認められ
るならは、堆肥化反応またはその同義語として発酵反応
が進行していると定義される。

又造粒と同義語として成形、成形体と同義語として粒子
やペレットの用語を用いた。　実施例１において多段式
リアクターの構造を第１図とは異るものとし、最上段に
投入された被処理物がそれぞれのりアクタ−のかきおと
し機構によって順次２段目、５段目のりアクタ−に落下
してくるようにし一最下段のりアクタ−の底部から取り
だした被処理物を乾燥工程（送ることもある。　本発明
による堆肥化処理に先立ってあらかじめ任意の手段によ
って被処理物に予備的堆肥化処理を加えることもある。

尚反応相は断熱や保温を考慮して二重構造のような多重
構造にしｆｃ！１１、断熱材や保温材でカバーしたり熱
源によって７１１］温することがある。

又第１の実施例のように被処理物を第２．第３の反応槽
に搬送する場合や、他の実施例のように被処理物を再び
元の反応４（Ｊに戻す場合などにおいては、被処理物の
搬送手段である１、フンベヤ−などを保温、７ＪＯ温、
多重構造の採用などすることもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は木兄８Ａを説明するための実施例で、第１図は第
１の実施例の動作系統図、Ｗ、２図は第１の実施例で用
いた転勤造粒機１ろの構造断面図　ｉ５図〜第６図は第
２〜第５実施例の動作系統図。 第７図は撹拌型造粒機の構造断面図、第８図は２つの造
粒法の組合せを示す動作系統図、第９図は取りだし磯講
の回転有刺棒の斜面図である。 図で１は汚泥、２に混線機、５は堆肥粉末、４は混合物
、　６　、６’、　６’、　６”はスクリューコンベヤ
７　−、７．　７’、　７’は反応槽、８は取９だし’
６’ｉＭＬｑは造粒機、１０に乾燥機、１１は電動送風
機、１２にベレット又は成形体、１５は転勤造粒機、１
４は粉砕機、１５に貯留槽。 十・ 第２図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）有機物を主体とする汚泥状物質を微生物活動によ
   って堆肥状物質に改質する方法において、被処理物を堆
   肥化反応のため堆積層とした時被処理物が機械的手段に
   よって形状および大＠き任意の粒状に造粒されているよ
   うにする事によって該堆積層内の通気性が良好であるよ
   うにせしめ、更に該被処理物の粒が比較的に疎らな内部
   構造をもち、粒自体の空隙率が比較的に大きいものであ
   る事を特徴とする有機質汚泥の堆肥化方法、 （２）被処理物を造粒する機械的手段として、転勤造粒
   法の−を単独であるいに２以上組合せて用い′る事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の有機質汚泥の堆肥
   化方法。 （３：　被処理物を造粒するに先立って、乾燥した粉末
   状の堆肥状物質と被処理物とを混合する事を特徴とする
   特許請求の範囲第１項及び第２項記載の有機質汚泥の堆
   肥化方法。 （４）被処理物の堆積層を通過する気体の温度、湿度。 酸素分圧、炭酸ガス分圧および流速の−もしくはそれ以
   上を制御する事を特徴とする特許請求の範囲第１項よｔ
   ）第５項記載の有機質汚泥の堆肥化方法。 （５）被処理物の反応過程に於て被処理物より炭酸ガス
   及び水もしくは水蒸気が発生し、更に被処理物の発熱が
   検知される事を特徴とする特許請求の範囲第１項より第
   ４項記載の有機質汚泥の堆肥化方法。 （６）被処理物に本発明による処理を行うのに先立って
   任意の方法によって予備的な堆肥化処理を加える事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項よ−ジ第５項記載の有機
   質汚泥の堆肥化方法。 （７）被処理物の処理過程に於て被処理物に対して混沫
   、破壊、含水率調整、造粒の１若しくは２以上を２回以
   上行う事を特徴とする特許請求の範囲第１項より第６項
   記載の有機質汚泥の堆肥化方法。 （８）　被処理物を堆肥化反応のため堆積層、！：なし
   、該堆積層の底部に接して設けられた被処理物の取り出
   し機構によって堆積層の底部から取り出した被処理物を
   搬送して再び堆積層の上部に堆積し、かくして被処理物
   が堆積層内で上から下へ向って移動するように１−た事
   を特徴とする特許請求の範囲第１項より第７項記載の有
   機質汚泥の堆肥化方法。 （９）被処理物の堆肥化処理に用いる反応槽の底部に設
   けられた被処理物の取９だし機構が−概ね並行に配列さ
   れた複数の回転可能な棒からなジ、該回転棒の表面には
   被処理物をかき出す為の複数の突起物を設けたものであ
   る事を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の有機質汚
   泥の堆肥化方法。