CN101961724A

CN101961724A - 有机废弃物的发酵处理方法及发酵处理装置

Info

Publication number: CN101961724A
Application number: CN2009102536188A
Authority: CN
Inventors: 岩渊健一
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-02-02
Also published as: JP2011025147A

Abstract

本发明的有机废弃物的发酵处理方法及发酵处理装置，在有机废弃物(污泥、畜粪等)的发酵处理中，实现高温发酵的高效率化及发酵结束物的低水分化，使得后处理作业(干燥工序)容易，能够进行大批量处理。混合使用脱水制纸污泥和裁断纸片等作为辅助材料，高效率地进行高温发酵处理，而且，在第一发酵室(1)中对发酵对象物进行规定期间的低氧高温发酵处理后，依次向第二发酵室(2)搅拌移送上述处理后发酵物，从通过搅拌松开的发酵物内放出水分的水蒸汽，而且，在第二发酵室(2)内进行规定期间脱水熟化发酵处理。

Description

有机废弃物的发酵处理方法及发酵处理装置

技术领域

本发明涉及高含水的有机污泥等有机废弃物的发酵处理方法及用于上述发酵处理方法的发酵处理装置。

背景技术

来自各种产业的作为有机废弃物的污泥等例如食品有机污泥那样，水分在80％以上，富含高蛋白质及碳水化合物，如通过发酵处理使其肥料化，则能够有效利用废弃物。为此，以前提出了多种在规定的条件下使其发酵、实现堆肥化的方案。

特别是作为有机污泥的发酵处理手段，已知这样的手段，即，对含80～90％左右的水分的有机污泥，加入约5％重量比左右的纸的细长裁断体，确保纸的细长裁断体的在搅乱状态下的微小空间，从而扩大污泥的空气接触面积，能够进行需氧发酵，进行发酵处理(日本特公平7-91140号公报等)。

在使用上述细长裁断体的污泥发酵处理中，对于含有在食品产业废弃污泥中经常见到的高类脂物的污泥的场合，混合了的裁断废纸吸收脂肪，相互紧密接触，就象形成了一层膜，妨碍自由的空气流通，使发酵明显延迟，而且一部分成为厌氧发酵，为此，难以进行良好的发酵处理。

另外，对于在从污泥的脱水工序(饼块(ケ一キ)化)向发酵处理工序转移时按搅乱状态使用纸的细裁断片的手段，需要一边在纸搅乱体中一小点一小点地加入污泥一边进行搅拌作业，或相反地在继续搅拌状态的污泥中加入细裁断片的搅乱体，发酵工序开始时的作业非常烦杂。即，即便简单地将纸的裁断片混入在脱水污泥(污泥饼块)中，纸片也会立即成为吸水状态，而不在污泥内形成空气流通路、不成为需氧发酵。另外，纸的细长裁断片在搅乱作业时、污泥混入作业时由于比较轻，所以立即飞散，存在附着和侵入到各种设备等问题，存在当发酵自动化(水分调整剂投入、送入发酵装置)时成为妨碍原因等问题。

因此，得到了这样的发现，即，如采用纸制球团体，则能够应对在污泥的混入作业等的发酵自动化，而且水分调整也容易，而且，对于高类脂物含有污泥也能进行有效的发酵，并且发酵效率也好，基于该发现，此前提出了这样的手段，即，混合形成为2～5mm直径、2～10mm长的纸制球团体的水分调整材料，调整水分，一边向上述混合物供给规定的空气，一边进行需氧发酵，实施处理(专利文献1：日本特开2002-263622号公报)。

另外，提出了这样的手段，即，采用进行脱水干燥而获得的水分10％左右的制纸污泥，代替上述废纸裁断片、纸制球团体，在处理对象物(有机污泥、畜粪、厨房扔掉的含水垃圾等)中混合搅拌适当量的上述脱水制纸污泥，将上述混合物(发酵对象物)收容在能够从底方供给空气而且具有规定的绝热结构的密闭型发酵容器内，从容器底方供给大量的空气，而且，从容器上方进行强制排气，使混合物进行需氧发酵，从而实施处理(专利文献2：日本特开2006-223976号公报)。

另外，公开于上述专利文献1的发酵处理装置在绝热结构的发酵槽上盖有密闭盖体，在发酵槽1的内部设置穿设了多个通气口的双层底的内底部，在内底部的下方空间连接送风鼓风机，在盖体附设排气口及连接在排气口的排气鼓风机，并在内底面上设置搅拌机构，根据需要一边进行搅拌动作，一边进行发酵处理。

另外，公开于专利文献2的发酵装置基本上与上述专利文献1所述的装置相同，但为非搅拌方式，特别是由排气鼓风机产生的排气量比由送风鼓风机产生的送风量大，将发酵槽内形成为负压状态，进行发酵处理。另外，与排气鼓风机相连地依次设置冷却部(结露装置)、气水分离部(结露水储存槽)、脱臭部。

[专利文献1]日本特开2002-263622号公报

[专利文献2]日本特开2006-223976号公报

当进行含水率高的有机废弃物(处理对象物)的发酵处理时，不论辅助材料(发酵促进材料)采用废纸裁断片、纸球团、脱水制纸污泥中的哪一种，最好都实施利用高温菌(在60℃以上活跃地起作用的菌)的高温发酵处理(60℃以上)，通过维持高温而促进水分的蒸发，实现短天数的处理对象物的堆肥化(有机物分解及低含水分化)。

上述高温菌在低氧状态(氧浓度10～13％)下活跃地活动，但如与大气接触而使得氧浓度提高，则其活动下降，低中温菌活跃地活动，由低中温菌进行发酵，经过适当时间后，高温菌的活动再次变得活跃，进行高温发酵。

在上述高温发酵中，例如在处理对象物为含水污泥(脱水饼块)的情形下，发酵对象物在发酵进行的而且在自重作用下成为压密状态，在发酵槽内紧密接触在槽内壁面，或相互结合，将高温高水分包入内部污泥中(以下将上述现象称为“桥接化”)，整体上成为仅由送风和排气进行的发酵处理中阻碍低水分化的原因。

另外，在采用了单槽方式的发酵装置的场合，发酵对象物尽管在内部具有由辅助材料形成的微细空隙，但整体上为块状，从发酵槽取出的发酵处理结束物的含有水分为60～75％左右，相对于处理对象物的容积比也为70～80％左右，在将发酵处理结束物用作肥料的场合，必须进一步自然干燥(二次发酵也包含在内)、强制干燥，使其低水分化，其干燥负担非常大。

另外，在如上述专利文献2公开的那样，控制向发酵槽内供给空气的送风鼓风机和排气鼓风机的空气量，一边维持一定的负压状态(实质上也称为低氧状态)一边进行发酵处理的场合，接受处理槽内的空气供给、时常与新鲜大气接触的那样的部位未必为高温处理，在从整体的发酵处理看的场合，可以说该部位的脱水作用不充分。

另外，在发酵槽为单体的场合，将发酵对象物投入在发酵槽，实施规定天数的发酵处理后将其取出，按这样的需要一定期间的循环进行处理，处理量根据处理槽的容积决定，大型化的场合的设施成本提高，所以不适合大型化(大批量处理)。

因此，本发明提出了采用适合于高温发酵处理的规定辅助材料的有机废弃物的发酵处理方法及实施上述处理方法的发酵处理装置。

发明内容

本发明(第1技术方案)的有机废弃物的发酵处理方法的特征在于：在成为处理对象物的高含水率的有机废弃物中加入由规定量的脱水制纸污泥及规定量的裁断纸片或纸制球团构成的辅助材料进行混合，对这样混合获得的发酵对象物在规定期间和低氧状态下进行高温发酵处理。

在有机废弃物(处理对象物：食品污泥：含水率86％)中混合20重量％的辅助材料，在低氧状态(负压状态)下进行发酵处理，此时，对作为辅助材料采用裁断纸片(碎纸机的裁断纸片：用纸制球团代替也同样)的场合(图1的a、b)、采用脱水制纸污泥(脱水纸浆渣)的场合(图1c)、混合采用脱水制纸污泥与裁断纸片的场合(图1d)进行发酵试验，结果由图1表示。

根据该结果可以断定，在采用脱水制纸污泥作为辅助材料的场合，含有大量的微细的纤维素，在该纤维素还附着了大量的高温菌的种菌，所以，具有作为高温菌的起始物的功能。另外，脱水制纸污泥包含大量的无机物，具有相应的重量，在由该重量在发酵途中产生发酵物的桥接化之际，由自重及污泥结合力的弱体化使桥接破坏。另外，在堆肥化后，也能够增大由无机物的含有获得的肥料效果及由自己的重量获得施肥时的土中稳定性。

另一方面，在采用裁断纸片(以下也包含“纸制球团”的场合)的场合，可断定高温发酵的进行需要相应的时间，高温发酵继续期间变长。另外，对于裁断纸片，在发酵槽内将裁断纸片混入处理对象物，形成微细空隙，阻碍处理对象物相互的结合，从而防止发酵物的桥接化，当然上述微细空隙的形成使得具备成为发酵处理主体的微生物的增殖环境，具有在脱水制纸污泥成为问题的臭气的吸收功能。当然，成为上述空隙形成的阻碍原因的处理对象物的油脂成分(粘性物质)被吸附，消除粘性，确实地形成微细空隙。

因此，为了迅速地进行高温发酵处理，与仅采用脱水制纸污泥作为辅助材料的场合相比，通过一起采用脱水制纸污泥和裁断纸片，能够迅速地发展到高温发酵，而且，补充了仅采用脱水制纸污泥的场合的问题点(脱臭功能、微细空隙形成功能)，顺利地进行有机废弃物(处理对象物)的高温发酵处理。

另外，(技术方案2、3)为用于高效率地实施上述技术方案1的发明的有机废弃物的发酵处理方法及发酵处理装置，第2技术方案的有机废弃物的发酵处理方法进行连续发酵处理，即，按适当间隔依次地将混合了辅助材料的发酵对象物供给到第一发酵室内，而且，在上述第一发酵室对发酵对象物进行规定期间的低氧高温发酵处理，将第一发酵室内的上述处理后的发酵物依次往第二发酵室搅拌移送，在第二发酵室中从借助上述搅拌而松开了的发酵物内放出水分的水蒸汽，而且，在第二发酵室内进行规定期间的脱水熟化发酵处理，从第二发酵室转移到排出室后，将发酵结束物取出到外部。

另外，第3技术方案的本发明的有机废弃物的发酵处理装置的特征在于：具有第一发酵室、第二发酵室、排出室、供给机构部、供气机构部、及排气机构部；该第一发酵室具有开闭盖；该第二发酵室隔着搅拌移送机构部设置在第一发酵室的下方；该排出室具有排出部，并隔着移送机构部设在第二发酵室的下方；该供给机构部靠近开闭盖地设置，将发酵对象物投入到第一发酵室；该供气机构部向形成为适当的密闭结构的第一发酵室及第二发酵室内供气；该排气机构部从第一发酵室及第二发酵室内排气。

在供给机构部，如第1技术方案的发明那样，开放开闭盖，按规定天数间隔(根据发酵的进行度决定的每3～4天或每天)将发酵对象物供给到第一发酵室内，该发酵对象物如第1技术方案的发明那样通过在处理对象物(各种污泥等有机废弃物)中加入规定量的脱水制纸污泥及裁断纸片或纸制球团(各材料也具有15％左右的含水率)进行混合而获得。

在第一发酵室中，按密闭状态供给规定量的空气，而且进行供给空气量的10～20％多的排气，进行发酵对象物的需氧高温发酵。特别是上述高温发酵处理由包含于脱水制纸污泥的各种菌体迅速地转化为高温发酵，而且被转移到依次的第二发酵室，所以，在第一发酵室的高温发酵处理中，发酵对象物与供气机构部及排气机构部的配置部位无关地依次移动，从而使得不易发生发酵不均。当然，在上述第一发酵室中，在辅助材料采用特定材料，所以，桥接化也不易发生。

第一发酵室中的第一发酵物(第一高温发酵结束物)被移送到依次的第二发酵室，进行该移送时受到搅拌，块状的第一发酵物被松开，通过该松开(搅拌粉碎)，将包入在第一发酵物的内部的水分放出，第一发酵物的含有水分显著降低。

因此，储存在第二发酵室的第二发酵物通过移送搅拌放出水分，另外，在第二发酵室也受到发酵(第二高温发酵：熟化发酵)，由高温使含有水分放出，其含有水分成为约50％，与以前的单槽发酵方式(60～80％)相比显著下降。与此相随，处理对象物的容积也减小为35～40％。

然后，在第二发酵室中结束了规定期间的发酵处理的发酵结束物依次被移送到排出室，从排出口取出到外部。

另外，本发明(第4技术方案)的有机废弃物的发酵处理装置特别是在上述发酵处理装置附设了液肥制造机构部，该液肥制造机构部由具有与第一发酵室及第二发酵室连通的导入口并形成为密闭结构的结露室、配置在结露室内的低温部，及设于结露室底部的液封结构的液体存积部构成。

在第一发酵室及第二发酵室发生的大量的水蒸汽从导入口进入到结露室，则与低温部接触而结露，结露的液体存积在液体存积部。特别是在结露室中，水蒸汽的结露使得室内压力下降，所以，水蒸汽自然地从导入口侵入到结露室，自然地在液体存积部存积结露液体，该结露液体含有肥效成分，所以，能够用作液肥。

如以上那样，本发明的构成如上所述，通过在混合进处理对象物的辅助材料中混合脱水制纸污泥和裁断纸片等，从而防止容易由非搅拌需氧发酵产生的发酵对象物的桥接化现象，而且，实现迅速的高温发酵，另外，采用多级式发酵方式，而且，在向下一室移送时进行搅拌，从而将块状的发酵物松开，使保留在内部的水分放出，从而能够容易地获得含水率低的发酵结束物，显著地减少此后产品化时的干燥负担。

附图说明

图1为本发明的辅助材料的发酵比较实验的结果曲线图。

图2为本发明的发酵处理装置的实施形式的示意说明图。

具体实施方式

下面，说明本发明的实施形式。实施形式所示有机废弃物的发酵处理装置通过在纵向伸长的多级的发酵槽主体组装各机构部而形成，发酵槽将内部按多级形成第一发酵室1、第二发酵室2、及排出室3，在第一发酵室1与第二发酵室2间设置搅拌移送机构4，在第二发酵室2与排出室3间设置移送机构5。

另外，还附设有将发酵对象物A供给到发酵槽主体的第一发酵室1的供给机构部6、供给发酵用空气的供气机构部7、进行从发酵槽内排气的排气机构部8、及液肥制造机构部9。

发酵槽整体如废弃物日处理量为10吨，则为4×5m、高度6.5m左右，考虑从最下层的排出室3的发酵结束物的排出作业，将整体设置在适当高度，第一发酵室1设于上方部分，内高为3m左右，在上部形成开闭盖11。

第二发酵室2在第一发酵室1的下方连续地形成，内高为2m左右。另外，排出室3形成为漏斗形状，在漏斗下端设置开闭排出口31。

搅拌移送机构4成为第一发酵室1与第二发酵室2的分隔部，在第一发酵室1的底面(第二发酵室的顶面)穿设通孔，在该通孔由回转阀那样作用的搅拌叶片形成。

移送机构5成为第二发酵室2与排出室3间的分隔部，形成为与上述搅拌移送机构4同样的结构。

供给机构部6用于将发酵对象物A投入到发酵槽内，将从外部运入的发酵对象物A移送到第一发酵室1的开闭盖11将其投入。

供气机构部7由配置在槽外的送风鼓风机71和通过风量调整阀72与上述送风鼓风机71连接、配置在发酵槽内的供气管73构成，供气管73配置在第一发酵室1及第二发酵室2的底方部位和第一发酵室1的中间部分。

排气机构部8由配置在槽外的排气鼓风机81、与上述排气鼓风机81连接的脱臭部82、通过风量调整阀83与脱臭部82连接并配置在发酵槽内的排气管84构成，排气管84配置在第一发酵室1及第二发酵室2的顶棚近旁部位和第一发酵室1的中间部分的供气管73的下方。

液肥制造机构部9由结露室92、液封结构(收集器结构)的液体存积部93、吸引泵94、及低温部95构成；该结露室92附设地形成在发酵槽主体，而且，具有与第一发酵室1及第二发酵室2连通的导入口91，形成为密闭结构；该液体存积部93设在结露室92的底部；该吸引泵94从上述液体存积部93取出滞留的液肥E；该低温部95在地中埋设下端，使其内置在上述结露室92，并由在外周部设置了多个吸热翅片的热管形成。

下面，说明使用上述实施形式所示的发酵处理装置的本发明方法的实施形式。

处理对象物为各种污泥(下水道污泥、食品工厂排水的曝气处理污泥等的脱水饼块)、畜产废弃物(蓄粪池等)、食品残渣的绞碎物等高含水有机废弃物，发酵对象物A为在上述处理对象物中添加混合了辅助材料的对象物。

辅助材料采用脱水制纸污泥(脱水纸浆渣：含水率15％左右)和裁断纸片(含水率15％左右：也可置换成将纸粉固结成颗粒状的纸制球团)，例如在处理对象物850kg添加混合脱水制纸污泥100kg及裁断纸片50kg，或在处理对象物800kg添加混合脱水制纸污泥150kg及裁断纸片50kg等，按成为发酵对象物A的15～20％的程度混合，将发酵对象物A的含水率调整为60～80％左右。

上述发酵对象物A按每天或数天的间隔以日量10吨作为大致标准由供给机构部6运送到开闭盖11的位置，从开闭盖11依次投入到第一发酵室1内。

因此，在第一发酵室1内堆积地按某一程度的时间差(日差)依次投入发酵对象物A，在第一发酵室1内，投入的发酵对象物A进行发酵，处理对象物由规定的微生物分解。

上述发酵为利用供气机构部7的送风和排气机构部8的排气的需氧发酵，特别是送风量相对于1m³的处理对象物容积为80升/分左右，排气量在相同条件下为88升/分(静压1500mmgap)，发酵槽内部的氧浓度维持10～12％地进行调整。

第一发酵室1中的发酵特别是采用脱水制纸污泥作为辅助材料，所以，随着转移为低氧状态，高温菌活跃地活动，进行高温发酵(60℃以上)。

在该发酵过程中，作为辅助材料的脱水制纸污泥含有大量的无机物，具有相应的重量，而且，使污泥结合力弱体化，所以，不易产生发酵物的桥接化，另外，还一起采用裁断纸片作为辅助材料，所以，确保了需氧发酵所需要的微细空隙，而且防止了微细空隙的形成导致的发酵物的桥接化，所以，高温发酵状态继续。

如处于第一发酵室1最下方的第一发酵物(第一高温发酵结束物)B被移送到第二发酵室2，则上方的发酵对象物A依次在其自重作用下没有任何障碍地向下方移动，所以，投入的发酵对象物A一边在一定天数间进行高温发酵，一边向下方移动，在到达最下方的场合，第一发酵室1中的发酵结束。

即，如投入到了第一发酵室1的发酵物A到达第一发酵室1的最下方位置，则发酵对象物A结束一定期间(2～4天间)的高温发酵处理，成为第一高温发酵物(第一发酵物)B。

该第一发酵物B由搅拌移送机构4往接下来的第二发酵室2移送，如使搅拌移送机构4的搅拌叶片进行旋转动作，则处于某一程度的块状态的第一发酵物B被刮落在第二发酵室2，而且，被搅拌粉碎得很细。

通过上述搅拌粉碎(松开)，将包入在块内部的水分一下放出到第二发酵室2内，第一发酵物B的含有水分明显下降，成为松开了的第二发酵物C。

然后，储存在第二发酵室2的第二发酵物C在松开的状态下进一步继续进行高温发酵处理(第二发酵处理：脱水熟化发酵处理)，放出依次的内部水分，降低含水率。

然后，在第二发酵室2继续规定期间(2～4天间)的高温发酵，但在第二发酵室2中也依次从第一发酵室1松开和移送第一发酵物B，所以，在第二发酵室2结束了第二发酵处理的发酵结束物D处于第二发酵室2的最下方，所以，依次移送到排出室3。

被移送到排出室3的发酵结束物D的含水率为50％左右，容积减小到30％左右，适时从开闭排出口31将发酵结束物D取出到外部，进一步干燥造粒，将其用作肥料。

另外，第一发酵室1也包含在内，特别是在第二发酵室2发生的大量的水蒸汽(放出水分)当然含有肥效成分。因此，在附设于发酵槽的液肥制造机构部9取出液肥E。

液肥制造机构部9的构成如上所述，在第一发酵室1及第二发酵室2发生的大量的水蒸汽F的一部分从排气管83放出到外部，而一部分从导入口91进入到结露室92。

在结露室92内配置具有热管的低温部95，该热管在地中埋设下部，上述低温部95即使温度在一方端侧提高，另一方端侧(地中埋设侧)也受到冷却，一定地保持为约地中温度。为此，进入到结露室92的水蒸汽F接触在低温部95，容易结露。

结露液依原样滴下或流下，存积在液体存积部93，用作液肥E。特别是在结露室92中，水蒸汽F的结露使室内压力下降，所以，含有水蒸汽F的发酵室1、2的气氛自然地从导入口91侵入到结露室92，所以，液肥E自然地存积在液体存积部93。

如以上那样说明了本发明的实施形式，但本发明的特征在于，在有机废弃物的发酵处理中混合脱水制纸污泥和裁断纸片等作为辅助材料，高效率地进行高温发酵处理，另外，采用上述辅助材料的发酵处理中采用多级式发酵槽，为了更有效地实现作为高温发酵优点的由高温产生的发酵物脱水作用，在从进行高温发酵处理的第一发酵室转移到第二发酵室之际，搅拌粉碎发酵物；辅助材料的添加混合量、发酵槽的具体的结构、用于进行发酵控制的天数、供排气量的控制等相应于处理对象物的特性适当决定。

Claims

1.一种有机废弃物的发酵处理方法，其特征在于：在成为处理对象物的高含水率的有机废弃物中，加入由规定量的脱水制纸污泥及规定量的裁断纸片或纸制球团构成的辅助材料进行混合，对这样混合成的发酵对象物在规定期间和低氧状态下进行高温发酵处理。

2.根据权利要求1所述的有机废弃物的发酵处理方法，其特征在于：进行连续发酵处理，即，按适当间隔依次地将混合了辅助材料的发酵对象物供给到第一发酵室内，而且，在上述第一发酵室对发酵对象物进行规定期间的低氧高温发酵处理，将第一发酵室内的上述处理后的发酵物依次往第二发酵室搅拌移送，在第二发酵室中从借助上述搅拌而松开了的发酵物内放出水分的水蒸汽，而且，在第二发酵室内进行规定期间的脱水熟化发酵处理，从第二发酵室转移到排出室后，将发酵结束物取出到外部。

3.一种有机废弃物的发酵处理装置，其特征在于：具有第一发酵室、第二发酵室、排出室、供给机构部、供气机构部、及排气机构部；该第一发酵室具有开闭盖；该第二发酵室隔着搅拌移送机构部设置在第一发酵室的下方；该排出室具有排出部，并隔着移送机构部设在第二发酵室的下方；该供给机构部靠近开闭盖地设置，将发酵对象物投入到第一发酵室；该供气机构部向第一发酵室及第二发酵室内供气；该排气机构部从形成为适当的密闭结构的第一发酵室及第二发酵室排气。

4.根据权利要求3所述的有机废弃物的发酵处理装置，其特征在于：附设了液肥制造机构部，该液肥制造机构部由具有与第一发酵室及第二发酵室连通的导入口并形成为密闭结构的结露室、配置在结露室内的低温部，及设于结露室底部的液封结构的液体存积部构成。

5.根据权利要求4所述的有机废弃物的发酵处理装置，其特征在于：低温部由热管形成，该热管在地中埋设下端，在露出部设置了多个吸热翅片。