WO2006088124A1

WO2006088124A1 - 製紙汚泥の発酵処理方法及びその発酵処理物利用品、有機廃棄物の発酵処理方法並びにその利用品

Info

Publication number: WO2006088124A1
Application number: PCT/JP2006/302819
Authority: WO
Inventors: Kenichi Iwabuchi
Original assignee: Kenichi Iwabuchi
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2006-08-24

Abstract

　水分を８５～６０％に脱水処理した製紙汚泥を、底方からの空気供給が可能で、且つ所定の断熱構造を備えた密閉型発酵容器内に収納し、容器底方からの大量の空気供給を行う共に、容器上方から強制排気を行い、汚泥を好気発酵させる。有機質汚泥の脱水ケーキ、畜糞、生ゴミ等の有梅陛廃棄物に、脱水乾燥して水分１０％程度とした製紙汚泥を適宜量混合撹押し、前記混合物を、底方からの空気供給が可能で、且つ所定の断熱構造を備えた密閉型発酵容器内に収納し、容器底方からの大量の空気供給を行う共に、容器上方から強制排気を行い、混合物を好気発酵させる。

Description

明細書

製紙汚泥の発酵処理方法及びその発酵処理物利用品、有機廃棄物の発酵処理方法並びにその利用品

技術分野

[0001] 本発明は、製紙汚泥の発酵処理方法及びその発酵処理物の利用品に関する。また本発明は、有機質汚泥等の有機廃棄物の発酵処理方法、並びに前記処理方法で製り出される固形資材や液体資材に関する。

背景技術

[0002] 製紙汚泥 (パルブスラッジ等）は、乾燥焼却処理することが一般的である力この処理は処理コストが高ぐまた再利用可能な資源を無駄にするとの問題がある。この観点から、製紙汚泥を発酵処理することが提案されて!ヽる。

[0003] 特許文献 1には、パルブスラッジに 20%程度の活性余剰汚泥をカ卩え、水分を 75% 以下に調製し、 15日程度の好気発酵 (一次発酵)を行い、更に 20日以上にわたって堆積させ、静置して二次発酵を行わせてコンポストィ匕する技術が開示されている。

[0004] また特許文献 2には、製紙スラッジを固形分濃度 20〜40% (水分 80〜60%)に脱水調整し、野積みして堆肥とする方法を採用すると共に、野積み箇所の下方から空気吸引を行つて好気発酵を促進させる処理方法が開示されて！ヽる。

[0005] これらの処理のうち、特許文献 1記載の技術は、他の余剰活性汚泥を必要とし、発生場所が異なる廃棄物嫌めなければならないかもしれないという煩雑さがあり、また一次発酵に 2週間程度を要し、処理時間が長すぎるという問題がある。

[0006] 特許文献 2記載の手段においても同様に、一次発酵に 2週間程度を要し、また吸

I装置を構築するために、所定の固体設備を必要とする t ヽぅ問題がある。

[0007] また、各種産業からの有機廃棄物である汚泥等の処理も注目されて、る。例えば食品有機質汚泥は、その水分が 80%以上である力高タンパク質であるとともに炭水化物に富み、発酵処理により肥料とすると、廃棄物の有効利用が実現するためでめる。

[0008] そこで発酵の阻害要因である高い含有水分に関して、有機性廃棄物の発酵処理に際しては、稲わら、籾殻、ォガコ等の水分調整材を添加し、全体の水分含量を 55

%〜60%に低下させて発酵させ、コンポストィ匕を図っていた。

[0009] しカゝしながら、水分調整材を添加して行う発酵処理は、基本的に嫌気的発酵で、発酵温度が低ぐ効率的な処理とはいえない。

[0010] そこで本願発明者は、先に有機質汚泥の発酵処理技術として、細長く裁断した紙材を混合して汚泥内に散在する状態とし、これにより好気発酵させる手段を提案した

(特許文献 3〜5)。

[0011] これら文献に記載した発酵処理は、 80〜90%程度の水分含有の有機質汚泥に対して、約 5%重量比程度の細長い紙材を加え、細長い紙材を有機質汚泥内に散在させ、それによつて生じる微小空間により汚泥の空気接触面積を拡大させ、好気発酵を可能としたものである。発酵の具体的手段は、プール状のオープン発酵槽に収納した処理対象物に空気供給を行いながら、撹拌羽根によって有機質汚泥の撹拌と、撹拌方向の切り返しを行うようにしたものである。いわゆる横型パドル式発酵装置による発酵処理である。このような処理の場合、処理対象物の相違にもよるが、発酵終了までに 2〜3週間を要した。

[0012] また細長い紙材を使用した汚泥発酵処理は、食品産業廃棄汚泥にしばしば見受けられる高い脂質を含有している汚泥の場合には、発酵処理が比較的困難であった。なぜならば故紙混合によって汚泥中に送風空気の自由な通路ができることが高速発酵のための条件であるが、汚泥の脂質含量が高い場合には、導入した裁断故紙が脂肪分を吸収し、互いに密着し、あたかも一層の膜を形成する状態になり、自由な空気の流通を妨げ、発酵を著しく遅延させ、それに起因して、一部の汚泥は嫌気発酵してしまうという問題を生じさせ得る力もである。故紙を混合させた汚泥の水分合量が多い場合にも、同様なことが想定される。

[0013] また汚泥の脱水工程 (ケーキ化)から発酵処理工程への移行に際して、前記手法で採用されている紙の細裁断片を撹乱状態にして使用する場合は、撹乱させる紙材に汚泥を少しづつ加えながらの撹拌作業や、逆に撹拌中の汚泥に細、紙片を加えて拡散させる必要があり、発酵工程開始時の作業が非常に煩雑である。即ち、単に紙の裁断片を脱水汚泥 (汚泥ケーキ）に混入したとしても、紙片は直ぐに吸水状態となり、汚泥内での空気流通路を形成せずに、好気発酵とならない。更に紙の細長裁断片は、撹乱作業時や汚泥混入作業に際して、軽量のために直ぐに飛散し、種々機器への付着侵入等の問題があり、発酵自動化 (水分調整剤投入、発酵装置への搬入）に際しての障害要因となるなどの課題を有していた。

[0014] そこで紙脱ペレット体を採用すると、汚泥への混入作業等の発酵自動化に対応でき、且つ水分調整も容易であると共に、高脂質含有汚泥に対しても効果的な発酵がなされ、且つ発酵効率も良いことを知見し、 2〜5mm径 ' 2〜10mm長の紙製ペレツト体とした水分調整材を混合して水分調整を行い、前記混合物に所定の空気供給を行！ヽながら好気発酵させて処理する手段を提案した (特許文献 6)。

[0015] またパルブスラッジの処理手段として、特許文献 7に、パルブスラッジと余剰活性汚泥の混合発酵処理手段が開示されている。前記の処理は、パルブスラッジと余剰活性汚泥の CZN比が 20〜45になるように (パルプスラッジの割合が 85〜75%程度）に混合し、更に全体を水分 75%以下に脱水したものを好気発酵させてなるものである。

[0016] 近年故紙の需要が高まり、前記した細長裁断故紙を使用した有機質汚泥の発酵処理がコストの面で問題があり、また同様に紙製ペレット体を採用することも、紙製ペレット自体のコストを要することから、有機質汚泥の発酵処理における好気条件を確保する低コスト部材が求められて、る。

[0017] 特許文献 7には、パルブスラッジの処理手段として、余剰活性汚泥の混合処理が開示されている力パルプスラッジの処理を主目的とするものであり、処理対象の汚泥量が少なぐまた比較的乾燥脱水が容易であるパルブスラッジによって混合物の全体の水分を 75%以下とするものであり、単に混合比率を変化させたとしても、高水分含有 (85%程度)の有機質汚泥の効率処理はなされな!/、。

[0018] 特許文献 1：特公昭 5 7-3 5153号公報

特許文献 2：特開昭 56-105799号公報

特許文献 3：特公平 7-91140号公報

特許文献 4：特公平 7-112958号

特許文献 5：特公平 8-18892号特許文献 6：特開 2002-263622号公報

特許文献 7：特公昭 57-35153号公報。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0019] そこで本発明は、何れの場所でも構築が容易である発酵装置を採用して、発酵時間を短縮した新規な製紙汚泥の処理方法及びその発酵処理物の利用品を提案したものである。

[0020] そこで本発明は、脱水パルブスラッジが高水分含有の有機質汚泥の好気条件を確保する部材となることを見出し、新規な有機質汚泥の処理手段を提案したものである課題を解決するための手段

[0021] 本発明に係る製紙汚泥の発酵処理方法は、水分を 85〜60%に脱水処理した製紙汚泥を、底方からの空気供給が可能で、且つ所定の断熱構造を備えた密閉型発酵容器内に収納し、容器底方からの大量の空気供給を行うと共に、容器上方から強制排気を行ヽ、混合物を好気発酵させてなることを特徴とするものである。

[0022] 即ち発酵対象物である製紙汚泥を収納した密閉容器内へ空気供給並びに強制排気を行うことによって、微小ファイバーを多量に含んでいる製紙汚泥全体が、強制的に空気と接触させられることになり、短時間（7〜8日）で発酵を終了することになる。

[0023] また本発明に力かる発酵処理物利用品は、前記発酵方法で処理された処理物を、所望形状に加圧成形乾燥して固形化したことを特徴とするものである。

[0024] 従って前記の発酵処理物利用品は、肥料、上壌改良材、路盤材などして使用できるものである。

[0025] 本発明に係る有機性廃棄物の発酵処理方法は、有機質汚泥の脱水ケーキゃ畜糞、生ゴミ等の有複比廃棄物に、脱水乾燥して水分 10%程度とした製紙汚泥を適宜量混合撹絆し、前記混合物を、底方からの空気供給が可能で、且つ所定の断熱構造を備えた密閉型発酵容器内に収納し、容器底方力ゝらの大量の空気供給を行うと共に、容器上方から強制排気を行い、混合物を好気発酵させてなることを特徴とするものである。 [0026] 混合物を収納した密閉容器内への空気供給並びに強制排気を行うことによって、微小ファイバーを多量に含んでいる製紙汚泥における前記微小繊維の絡まりが、空気通路を構成すると共に、脱水ケーキの空気接触面積を増大させることになつて、空気を汚泥全体に容易に散在させることになり、確実な好気発酵がなされる。

[0027] また本発明に係る有複比廃棄物の発酵処理物利用品は、前記の発酵方法で製出された発酵処理物を、所定の形状に加圧成形乾燥してなることを特徴とするもので、特に微小繊維が、所定の形状に維持する作用をなして、例えばシート形状ゃ抗形状など所望形状の肥料として使用したり、また種子や培上等を混入し、直接散布による種まきが可能となる。

[0028] 又本発明に係る液体資材は、前記の発酵処理方法において、密閉容器からの排気を結露させて製出したもので、分析によって充分な肥効成分を含有しており、液肥等として利用できる。

発明の効果

[0029] 本発明の構成は上記のとおりであり、製紙汚泥の密閉容器における強制給排気によって従前の発酵処理手段に比較して発酵処理時間を短縮でき、効率的な処理を実現し、しかも発酵装置は、発酵用容器と給排気ブロア一の組み合わせで、何所にでも容易に設置できるものである。

[0030] 以上のように本発明は、有機質汚泥のような高音水有機性廃棄物に、水分調整材として製紙汚泥の乾燥物を混合し、前記混合物を好気発酵させる有機性廃棄物の発酵処理方法であり、焼却処分される製紙汚泥を有効利用できると共に、前記の発酵方法で製出された発酵処理物は、所定の形状に加圧成形乾燥することで、所望形状のコンポストとして提供でき、また発酵時に生ずる水蒸気を結露させて得られる液状物は、液肥等として利用できるものである。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]本発明方法の実施装置の説明図。

[図 2]同製紙汚泥の発酵状態を示す温度経過表。

[図 3]本発明方法の実施装置の説明図。

[図 4]同混合汚泥 (食品汚泥と製紙汚泥)の発酵状態を示す温度経過表。 [図 5]同混合汚泥 (下水汚泥と製紙汚泥)の発酵状態を示す温度経過表。

[図 6]同結露水の成分分析表。

符号の説明

[0032] 1 発酵槽

2 中蓋体

3 密閉蓋体

4 内底部

5 送風ブロワ一

6 排気ブロワ一

7 脱臭部

8 温度センサー

9 冷却部 (結露装置）

10 気水分離部 (結露水貯留楷）

発明を実施するための最良の形態

[0033] 次に本発明の発酵処理方法の実施形態について説明する。発酵処理に使用する発酵装置は、図 1に例示するとおり、適宜な断熱構造 (例えば木製やコンクリート製のような、内部の熱が外気に放出され難い構造であれば充分である趣旨）の密閉形式の発酵榷 1と、発酵梠 1内に配置する中蓋体 2と、発酵梠 1に披冠する密閉蓋体 3を備えてなり、発酵槽 1の内部には、通気口を多数穿設した二重底となる内底部 4を設け、内底部 4の下方空間に、送風ブロワ一 5を接続し、蓋体 3に排気口並びに排気口に接続した排気ブロワ一 6を付設し、排気ブロワ一 6に脱臭部 7を接続してなる。

[0034] 発酵処理は、前記発酵装置の発酵楷 1に脱水処理した製紙汚泥 (通常は水分含有率 62〜67%である力脱水設備によって高含水率のものも存在し、法的規制としては施設外搬出には水分 85%以下とすることが定められている）を収納し、強制給排気を行うものである力発酵槽 1を幅 1.2m、奥行き 1.7m、高さ 1.35mの 1トン型とすると、送風ブロワ一 5で、発酵槽 1に毎分 160Lの常温空気を送り込み、更に排気ブロワ一を毎分 180Lの定格出力をもって強制排気を行って発酵槽 1内を負圧状態として発酵処理を行う。 [0035] 前記の給排気を連続し、製紙汚泥の発酵状態を確認するために、発酵楷 1の底面力も 15cm、 45cm, 75cmの位置に温度センサー 8を配置し、その測定結果が図 2の表のとおりである。

[0036] 測定結果から温度の下降が始まる 7日目頃で一次発酵が終了するものと認められる。なお中蓋体 2は、水分蒸発による処理対象物の威容に対して処理対象物の保温効果と、処理対象物の威容によって生ずる発酵槽 1内部の上方空間における結露から処理対象物を保護する効果を有する。

[0037] 次に本発明の発酵方法の実施形態について説明する。実施形態は、処理対象物を密閉容器に収納して実施するもので、発酵装置は、図 1に例示するとおり、適宜な断熱構造 (金属板製ゃ薄ヽ榭脂製ではな!、趣旨で、例えば木製やコンクリート製のような、内部の熱が外気に放出され難い構造であれば充分である趣旨）の密閉形式の発酵構 1と、発酵糟 1内に配置する中蓋体 2と、発酵構 1に被冠する密閉蓋体 3を備えてなり、発酵構 1の内部には、通気口を多数穿設した二重底となる内底部 4を設け、内底部 4の下方空間に、送風ブロワ一 5を接続し、蓋体 3に排気口並びに排気口に接続した排気ブロワ一 6を付設し、排気ブロワ一 6に冷却部 (結露装置) 7、気水分離部 (結露水貯留檜) 8、脱臭部 9を順次設けてなるものである。

[0038] また本発明にお、ては、製紙汚泥の乾燥装置を必要とする。乾燥装置は、一般の乾燥装置と同様で乾燥構内の底方力熱風を供給するようにしたもので、脱水した製紙汚泥を乾燥構内に収納し、水分を 10%前後まで乾燥させて使用する。

[0039] 前記発酵装置を使用して有機質汚泥 (食品会社廃棄 800kg含水率 80%の食品汚泥と、 800kg含水率 80%の下水汚泥の各々）に、乾燥装置で水分 10%前後まで乾燥させた製紙汚泥 200kgを、幅 1.2m、奥行き 1.7m、高さ 1.35mの 1トン型の発酵容器 1内に収納し、送風ブロワ一 5で、発酵柚 1に毎分 160Lの常温空気を送り込み、更に排気ブロワ一を毎分 200Lの定格出力をもって強制排気を行った。

[0040] 前記の給排気を連続し、混合汚泥の発酵状態を確認するために、発酵構 1の底面力も 15cm、 45cm, 75cmの位置に温度センサー 10を配置し、その測定結果が図 2、図 3の表の通りである。

[0041] 測定結果から食品汚泥処理の場合には、上方力発酵が進行して、底方部分のピークが 8日目となり、 10日以降から全体の温度が下降して、発酵が終了したことが確認できる。また下水汚泥の場合には、上下の発酵進行状態が相違するが、 10日程度で発酵が終了する。

[0042] なお中蓋体 2は、水分蒸発による処理対象物の威容に対して処理対象物の保温効果と、処理対象物の威容によって生ずる発酵構 1内部の上方空間における結露から処理対象物を

保護する効果を有する。

[0043] 発酵終了物は、 60〜70%の水分を含んでおり、これを更に乾燥機で 20%前後まで乾燥させ、 280kgZcm²の圧力で造粒すると、固形肥料となる。この固形肥料を小松菜の栽培に使用したところ充分な肥料効果を確認できた。

[0044] なお本明細書において引用した文献の内容は本明細書の内容を構成する。

産業上の利用可能性

[0045] 発酵終了物は水分 57.8% (発酵前に 69.2%)となり、そのまま或は粉砕、微細化した紙類、木材、無機物等を加え、所望の形状に加圧成形を行い、土壌改良材ゃ路盤材として使用するものである。勿論肥料として使用することもできる。

[0046] また更に前記発酵終了物を乾燥させ、製紙汚泥に添加して、本発明の発酵処理対象物に適応する水分調整材として使用するようにしても良ヽ。

[0047] 勿論発酵終了物については、造粒するほか、板状固形肥料として使用したり、前記板状固形肥料の加圧成形に際して種子を混合して、種子含有の肥料板を形成したり、或いは棒状体肥料に形成し、圃場の栽培植物の周囲に差し込むことで、所望の施肥を可能としたりするものである。その他所望の使用形態に対応して種々の形状に形成するのが可能である

[0048] また発酵構 1からの排気は、冷却部 (結露装置） 7を通過させることで、発酵時の水蒸気を結露させ、気水分離部 (結露水貯留楷 ) 8において前記結露水を貯留する。この結露水は、図 4に例示するとおり肥効成分を含んでおり、液肥としても使用できるものである

Claims

請求の範囲

[1] 水分を 85〜60%に脱水処理した製紙汚泥を処理対象物とし、底方からの空気供給が可能で且つ所定の断熱構造を備えた密閉型発酵容器内に収納し、該容器底方からの大量の空気供給を行うと共に、前記容器上方から強制排気を行い、前記容器内の処理対象物を好気発酵させることを特徴とする製紙汚泥の発酵処理方法。

[2] 前記排気を、供給空気を押す送風機の能力以上の吸引機を以つて強制排気を行 Vヽ、前記容器内を負圧状態とすることを特徴とする請求項 1記載の製紙汚泥の発酵処理方法。

[3] 前記容器内に収納した処理対象物に保温用の中蓋を被せることを特徴とする請求項 1又は 2記載の製紙汚泥の発酵処理方法。

[4] 請求項 1から 3記載の発酵処理方法で製造された発酵処理済み物を、そのまま或いは粉砕、微細化した紙類、木材、無機物等を加え、所望の形状に加圧、成形、乾燥して固形化してなることを特徴とする発酵処理物利用品。

[5] 水分を 85〜60%に脱水処理した製紙汚泥を処理対象物として収納可能で、底方力の空気供給が可能且つ所定の断熱構造を備えた密閉型発酵容器と、

該容器内に収納した前記処理対象物に対し、前記容器底方からの大量の空気供給を行う手段と、

前記容器上方から強制排気を行う手段と

を有し、

前記容器内の処理対象物を好気発酵させることを特徴とする製紙汚泥の発酵処理装置。

[6] 前記排気手段が、供給空気を押す送風機の能力以上の吸引機であり、該吸引機を以つて強制排気を行い、前記容器内を負圧状態とし得ることを特徴とする請求項 1 記載の製紙汚泥の発酵処理装置。

[7] 前記容器内に収納した処理対象物に被せる保温用の中蓋を含むことを特徴とする請求項 5又は 6記載の製紙汚泥の発酵処理装置。

[8] 請求項 5から 7記載の発酵処理装置で製造された発酵処理済み物を、そのまま或いは粉砕、微細化した紙類、木材、無機物等を加え、所望の形状に加圧、成形、乾燥して固形化してなることを特徴とする発酵処理物利用品。

[9] 有機質汚泥の脱水ケーキ、畜糞、生ゴミ等の有機性廃棄物に、脱水乾燥して水分 10%程度とした製紙汚泥を適宜量混合攪拌し、該混合物を、底方からの空気供給が可能で且つ所定の断熱構造を備えた密閉型発酵容器内に収納し、該容器底方からの大量の空気供給を行うと共に、前記容器上方から強制排気を行い、前記容器内の処理対象物を好気発酵させることを特徴とする有機性廃棄物の発酵処理方法。

[10] 前記有機質汚泥量の 10〜20%の製紙汚泥を混合攪拌して発酵処理対象の混合物とすることを特徴とする請求項 9記載の有機性廃棄物の発酵処理方法。

[11] 前記排気を、供給空気を押す送風機の能力以上の吸引機を以つて強制排気を行い、前記容器内を負圧状態とすることを特徴とする請求項 9又は 10記載の有機性廃棄物の発酵処理方法。

[12] 前記容器内に収納した処理対象物に保温用の中蓋を被せることを特徴とする請求項 9から 11のいずれかに記載の有機性廃棄物の発酵処理方法。

[13] 請求項 9から 12のいずれかに記載の有機性廃棄物の発酵処理方法によって製造された発酵処理物を、所定の形状に加圧、成形、乾燥させて固形肥料としてなることを特徴とする発酵処理物利用品。

[14] 請求項 9から 12のいずれかに記載の有機性廃棄物の発酵処理方法によって製造された発酵処理物に、粉砕、微細化した紙類、木材、無機物等の肥料成分希釈材を加え、加圧、成形、乾燥させてなることを特徴とする発酵処理物利用品。

[15] 請求項 9から 12の、ずれかに記載の有機性廃棄物の発酵処理方法にお!、て用いた前記容器力の排気を結露させて製造してなることを特徴とする液体資材。

[16] 有機質汚泥の脱水ケーキ、畜糞、生ゴミ等の有機性廃棄物に、脱水乾燥して水分

10%程度とした製紙汚泥を適宜量混合攪拌してなる該混合物を収納可能で、底方力の空気供給が可能且つ所定の断熱構造を備えた密閉型発酵容器と、

前記容器上方から強制排気を行う手段と

を有し、前記容器内の処理対象物を好気発酵させることを特徴とする有機性廃棄物の発酵処理装置。

[17] 前記有機質汚泥量の 10〜20%の製紙汚泥を混合攪拌して発酵処理対象の混合物とすることを特徴とする請求項 16記載の有機性廃棄物の発酵処理装置。

[18] 前記排気手段が、供給空気を押す送風機の能力以上の吸引機であり、該吸引機を以つて強制排気を行い、前記容器内を負圧状態とし得ることを特徴とする請求項 1

6又は 17記載の有機性廃棄物の発酵処理装置。

[19] 前記容器内に収納した処理対象物に被せる保温用の中蓋を含むことを特徴とする請求項 16から 18のいずれかに記載の有機性廃棄物の発酵処理装置。

[20] 請求項 16から 19のいずれかに記載の有機性廃棄物の発酵処理装置によって製造された発酵処理物を、所定の形状に加圧、成形、乾燥させて固形肥料としてなることを特徴とする発酵処理物利用品。

[21] 請求項 16から 19のいずれかに記載の有機性廃棄物の発酵処理装置によって製造された発酵処理物に、粉砕、微細化した紙類、木材、無機物等の肥料成分希釈材を加え、加圧、成形、乾燥させてなることを特徴とする発酵処理物利用品。

[22] 請求項 16から 19のいずれかに記載の有機性廃棄物の発酵処理装置の前記容器力の排気を結露させて製造してなることを特徴とする液体資材。