JP2001047019A - 有機廃棄物発酵処理装置 - Google Patents

有機廃棄物発酵処理装置

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JP2001047019A JP22914299A JP22914299A JP2001047019A JP 2001047019 A JP2001047019 A JP 2001047019A JP 22914299 A JP22914299 A JP 22914299A JP 22914299 A JP22914299 A JP 22914299A JP 2001047019 A JP2001047019 A JP 2001047019A
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organic waste
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tank
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Hiromi Ueda
裕美 上田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、残飯・生ゴミ等の有機廃棄物を、
効率的かつ短時間に発酵処理して堆肥化することのでき
る有機廃棄物発酵処理装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、発酵微生物を播種した発酵促
進剤と有機廃棄物とを処理槽１０に収容し、発酵微生物
により有機廃棄物を発酵分解する有機廃棄物発酵処理装
置であって、有機廃棄物の発酵により生じた発酵熱が外
部に漏れないよう断熱材１１にて覆ってなることを特徴
とする。更に加えて、処理槽１０内で発生した余剰熱を
吸収して処理槽１０外部に移送可能な熱交換手段１１
ｆ、１１ｇ、１８を設け、あるいは有機廃棄物の発酵に
よって発生した蒸気の圧力に抗して処理槽１０内を高温
・高圧に保つ気密手段１１ａ、１９、２０を設けたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、残飯・生ゴミ等の
有機廃棄物を、効率的かつ短時間に発酵処理して堆肥化
することのできる有機廃棄物発酵処理装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば、病院・学校の給食施
設、レストラン、旅館等から廃棄される残飯・生ゴミ等
の有機廃棄物を所定の発酵微生物によって発酵処理し、
有機廃棄物を分解、堆肥化する有機廃棄物発酵処理装置
が提案されている。近年においては、この有機廃棄物発
酵処理装置に好熱菌を利用したものが提案されている。
好熱菌は通常の常温性微生物が増殖する温度範囲よりも
高い温度で増殖するものであり、単に有機物を分解する
だけでなく、有機廃棄物中の病原菌や有害な寄生虫卵を
高温に曝すことによって不活化することができるもので
ある。
【０００３】ここで、好熱菌を利用した従来の有機廃棄
物処理装置を図６に示す。この有機廃棄物処理装置は本
件出願人が発明し、既に出願したものであり、その詳細
は特開平１１−１９９３５６号に記載されている。この
有機廃棄物処理装置は処理槽内の全ての高さ位置でほぼ
同一の進行状態で発酵処理を行うものであり、特に処理
槽を略逆円錐形としたものである。
【０００４】本図に示すように、従来の有機廃棄物発酵
処理装置は、概略的に、発酵微生物を播種した発酵促進
剤及び残飯・ゴミ等の有機廃棄物を収容可能な略逆円錐
形形状の処理槽３０と、処理槽３０を鉛直方向に貫通し
て支持された回転軸３１と、回転軸３１の下端に接続さ
れたモータ３２と、鉛直方向に間隔をあけて回転軸３１
に固定される複数のカッタ翼３３と、処理槽３０内の複
数の部位における温度を検出する多数の温度センサ３４
とを含んで構成されている。
【０００５】かかる有機廃棄物発酵処理装置の使用方法
は、以下の通りである。まず、処理槽３０の下方に予め
好熱菌を播種した発酵促進剤を所定量だけ入れておく。
この発酵促進剤は、土中の複数種類の微生物（好熱菌）
を培養した菌体と木屑から構成される。この発酵促進剤
に残飯や生ゴミ等の有機廃棄物を処理槽３０の廃棄物投
入口３０ａから投入する。
【０００６】モータ３２を駆動して回転軸３１を１１０
回／分で回転させると、回転軸３１に固定されたカッタ
翼３３によって有機廃棄物が粉砕され、また発酵促進剤
と有機廃棄物とが撹拌・混合される。この間、有機廃棄
物中に生息する様々な微生物のうち比較的低温で増殖す
るバクテリア、真菌及び放線菌等の細菌によって発酵が
開始され、これらが急激に増殖する。これに伴い、有機
廃棄物が炭酸ガスと水に分解されると共に、この発酵分
解により生じた熱（本明細書において、発酵熱という）
によって処理槽内の温度が３０〜６５℃まで上昇する。
このとき高温に弱い酵母、カビ及び硝酸菌等は死滅す
る。
【０００７】温度が上昇すると上記発酵促進剤中の好熱
菌が増殖しはじめ、更に処理槽内の温度が高まり、病原
細菌、病虫卵、有害昆虫卵、ウイルス、雑草種子等の大
部分が不活化され、有機廃棄物は人畜に無害なものにな
る。このようにして、好熱菌の作用により有機廃棄物が
炭酸ガスと水に最大限に分解され、処理槽３０の底部に
設けられたスクリュウコンベア３５を介して均質でしか
も良質の堆肥を得ることが可能となる。
【０００８】ここで、従来の有機廃棄物発酵処理装置を
用いて発酵処理を行った場合の経過時間と処理槽内の温
度との関係を図７に示す。本図に示すように、従来の有
機廃棄物発酵処理装置では６５〜９５℃にて発酵処理が
進行し、約２時間で堆肥化の初期発酵が完了する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
有機廃棄物発酵処理装置においては、有機廃棄物の発酵
により生じた発酵熱が外部に漏れる構造となっていたた
め、エネルギー効率が悪いという問題点があった。ま
た、近年では、発酵熱によらず加熱装置にて１００℃以
上に温度を上昇させて処理時間を短縮し、更に殺菌効果
・脱臭効果を増す試みがなされている。しかし、殆どの
場合加熱により水分含有量の低下が生じ、発酵が適切に
進行せず、単に乾燥させるだけとなっている。このた
め、エネルギー効率が悪く、微生物の発酵分解が十分に
実現されていないのが現状である。
【００１０】本発明は、このような従来の問題点を鑑み
てなされたもので、残飯・生ゴミ等の有機廃棄物を、効
率的かつ短時間に発酵処理して堆肥化することのできる
有機廃棄物発酵処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決する手段】このような従来の有機廃棄物発
酵処理装置における問題点を解決するために、請求項１
に記載の本発明は、発酵微生物を播種した発酵促進剤と
有機廃棄物とを処理槽に収容し、上記発酵微生物により
有機廃棄物を発酵分解する有機廃棄物発酵処理装置にお
いて、上記有機廃棄物の発酵により生じた発酵熱が外部
に漏れないよう断熱材にて覆ってなることを特徴として
構成されており、これにより処理槽内の発酵熱を有効に
利用することができる。
【００１２】また、請求項２に記載の本発明は、上記請
求項１に記載の処理槽内で発生した余剰熱を吸収し、該
余剰熱を処理槽外部に移送可能な熱交換手段を設けてな
ることを特徴として構成されており、これにより余剰熱
を外部で利用することが可能となる。
【００１３】更に、請求項３に記載の本発明は、上記請
求項２に記載の熱交換手段として、処理槽と断熱材との
間に中空部を設けると共に、該中空部に気体又は液体を
注入する注入管と、余剰熱を吸収した気体又は液体を外
部に放出する放出管とを設けてなることを特徴として構
成されている。
【００１４】また、請求項４に記載の本発明は、上記請
求項１乃至請求項３に記載の有機廃棄物発酵処理装置に
おいて、上記有機廃棄物の発酵によって発生した蒸気の
圧力に抗して処理槽内を高温・高圧に保つ気密手段を設
けてなることを特徴として構成されている。
【００１５】更に、請求項５に記載の本発明は、上記請
求項４に記載の有機廃棄物発酵処理装置において、処理
槽内の圧力を調整可能な圧力調整手段を設けてなること
を特徴として構成されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る有機廃棄物発
酵処理装置の第一の実施形態について図面を参照して詳
細に説明する。図１は本実施形態に係る有機廃棄物発酵
処理装置の概略斜視図である。本発明に係る有機廃棄物
発酵処理装置は、概略的に、略逆円錐形の処理槽１０
と、処理槽１０を覆う断熱材１１と、処理槽１０を鉛直
方向に貫通して支持された回転軸１２と、回転軸１２の
下端に接続されたモータ１３と、鉛直方向に間隔をあけ
て回転軸１２に固定された複数のカッタ翼１４と、処理
槽１０内の複数の部位における温度を検出する多数の温
度センサ１５と、処理済みの堆肥を排出するスクリュウ
コンベア１６を備えて構成されている。
【００１７】処理槽１０は、金属製の略逆円錐状の容器
で、予め発酵微生物を播種した発酵促進剤と残飯・ゴミ
等の有機廃棄物を収容するものである。本実施形態の処
理槽１０は、頂面１０ａと、円筒状の部分１０ｂ（以
下、円筒部という）と、逆円錐形状の部分１０ｃ（以
下、逆円錐部という）とから構成される。
【００１８】上記処理槽１０の頂面１０ａ、円筒部１０
ｂ、逆円錐部１０ｃの外部は、それぞれ円板状の断熱材
１１ａ（以下、断熱円板部という）、円筒状の断熱材１
１ｂ（以下、断熱円筒部という）、逆円錐形状の断熱材
１１ｃ（以下、断熱逆円錐部という）で覆われている。
このように、処理槽１０全体が断熱材１１で覆われてお
り、処理槽１０内において発生した発酵熱が外部に漏れ
ることがないので処理槽内の温度が高温に保たれる。な
お、上記断熱円板部１１ａには、処理槽内の温度センサ
１５からの信号を受け、予めセットされている適切な制
御を行う制御盤１７が設置されており、この制御盤によ
って処理槽１０内の保温状況を観測することができる。
また、断熱円板部１１ａには、有機廃棄物を投入するた
めの廃棄物投入口１１ｄと、処理槽１０内で発生した炭
酸ガス及び水蒸気を排出する排気ダクト１１ｅが設けら
れている。
【００１９】回転軸１２には、鉛直方向に間隔を開けて
多数のカッタ翼１４が片持ち梁状に例えばボルト・ナッ
ト等の締結手段を用いて固定されており、これらのカッ
タ翼１４は、回転軸１２の下端に接続された汎用モータ
１３の駆動により回転可能とされる。このカッタ翼１４
の回転により、処理槽１０内の有機廃棄物の粉砕及び有
機廃棄物と発酵促進剤との撹拌・混合がなされる。
【００２０】かかる処理槽１０に、木屑（大鋸屑）に発
酵微生物として高温性の好熱菌を播種した発酵促進剤を
入れると共に有機廃棄物を約６５ｃｍの位置まで投入し
た。そして、回転軸１２を１１０回／分で２時間回転さ
せ、回転軸１２に固定されたカッタ翼１４によって有機
廃棄物を粉砕し、発酵促進剤と有機廃棄物とを撹拌・混
合した。これら発酵促進剤及び有機廃棄物を十分に粉砕
・混合した後、温度センサ１５を用いて処理槽内の温度
を測定した結果を図２に示す。
【００２１】本図に示すように、測定開始から急激に処
理槽内の温度が上昇し、約３０分で処理槽内の温度（以
下、内部温度という）は６５℃に達した。６０分で有機
廃棄物の自然堆肥化温度に達し、最終的には内部温度が
約１００℃にまで達した。これは、処理槽１０の外部を
覆う断熱材１１によって、処理槽１０内で発生した発酵
熱が外部に漏れなかったことによるものと考えられる。
発酵熱が外部に漏れなかったため、内部温度が従来（図
６参照）よりも急激に増加し、しかも最高温度が１００
℃にまで達したのである。このように、内部温度の急激
な上昇及び最高温度の上昇によって、従来では約２時間
かかっていた発酵処理を半分の約１時間で完了させるこ
とが可能となった。
【００２２】次に、本発明に係る有機廃棄物発酵処理装
置の第二の実施形態について図面を参照して詳細に説明
する。なお、特に説明しない部分については、上述の第
一の実施形態と同様である。図３は本実施形態に係る有
機廃棄物発酵処理装置の概略斜視図である。本実施形態
においても、第一の実施形態と同様に処理槽１０の外部
が断熱材１１で覆われているが、処理槽１０と処理槽１
０を覆う断熱材１１との間に中空部１８が設けられてい
る点で上述の第一の実施形態と異なる。また、断熱材１
１の断熱逆円錐部１１ｃの下部には中空部１８に連通す
る注入管１１ｆが設けられ、断熱円筒部１１ｂの上部に
は中空部１８に連通する放出管１１ｇが設けられてい
る。
【００２３】ところで、一般に、処理槽１０内で行われ
る発酵処理は約６５℃以上であれば十分に進行すること
がわかっている。ここで、第一の実施形態の経過時間と
内部温度のグラフ（図２）からわかるように、処理槽１
０を断熱材１１で覆った場合、３０分経過後は内部温度
が６５℃を越える。従って、このとき処理槽１０内には
発酵処理に必要な熱よりも多くの熱が発生していること
になる（本明細書において、発酵処理に必要な熱を超え
る熱を余剰熱という）。
【００２４】そこで、本実施形態では上述のように中空
部１８、注入管１１ｆ、放出管１１ｇを設けた。即ち、
注入管１１ｆによって中空部１８に気体又は液体を注入
し、該注入された気体又は液体に処理槽１０内の余剰熱
を吸収させる。この余剰熱を吸収した気体又は液体を放
出管１１ｇによって外部に放出すれば、余剰熱を外部で
利用することが可能となる。例えば、余剰熱を暖房、温
送風、給温水等に利用することが可能となり、リサイク
ルの効率化をより一層高めることができる。このよう
に、中空部１８、注入管１１ｆ、放出管１１ｇ、及び注
入管１１ｆから注入される気体又は液体によって、処理
槽１０内で発生した発酵熱のうち余剰熱を吸収し、余剰
熱を処理槽１０外部に移送可能な熱交換手段が実現され
る。なお、発酵処理に必要な熱を処理槽１０内に保持し
たまま、余剰熱を取り出すためには、中空部１８に注入
する気体又は液体の量を適宜変化させることにより可能
である。
【００２５】次に、本発明に係る有機廃棄物発酵処理装
置の第三の実施形態について図面を参照して詳細に説明
する。なお、特に説明しない部分については、上述の第
一の実施形態と同様である。図４は本実施形態に係る有
機廃棄物発酵処理装置の概略斜視図である。本実施形態
における断熱円板部１１ａは、その下方に位置する断熱
円筒部１１ｂよりも大きい径にて形成されている。ま
た、断熱円筒部１１ｂの上端の外周には上記断熱円板部
１１ａの外径に対応する延出片１９が設けられている。
更に、これら断熱円板部１１ａと延出片１９との間には
図示しないパッキングが挟入されている。また、断熱円
板部１１ａと延出片１９には４つの万力２０が取り付け
られている。この万力２０によって断熱円板部１１ａの
外周と上記延出片１９とが圧着され、処理槽１０が完全
に気密される。
【００２６】ここで、処理槽１０内で発酵処理が進行し
内部温度が１００℃を越えると、処理槽１０内で水蒸気
が発生するが、上記断熱円板部１１ａ、延出片１９、パ
ッキング、及び万力２０によって処理槽１０内が完全に
気密されているため、処理槽内が高温・高圧に保たれ
る。即ち、これら断熱円板部１１ａ、延出片１９、パッ
キング、及び万力２０により、有機廃棄物の発酵によっ
て発生した蒸気の圧力に抗して処理槽内を高温・高圧に
保つ気密手段が実現されている。なお、本実施形態の断
熱円板部１１ａには排気ダクトは設けられておらず、そ
の代わりに圧力調整手段としての圧力調整弁２１が設け
られている。この圧力調整弁２１は一般の圧力釜におけ
る圧力調整弁と同様の構造になっており、この圧力調整
弁により処理槽１０内の圧力を調整することができる。
【００２７】かかる処理槽１０において、第一の実施形
態と同様の過程で発酵処理をしたときの内部温度の測定
結果を図５に示す。本図に示すように、測定開始から急
激に処理槽内の温度が上昇し、約３０分で内部温度は６
５℃に達した。９０分内外で処理槽内の温度が約１００
℃を超えた。これは、上述の気密手段を設けたことによ
り処理槽１０内が高温、高圧に保たれたことによるもの
と考えられる。処理槽１０内の圧力が高まったことによ
り、内部温度が従来（図６参照）よりも急激に増加し、
しかも最高温度が１２０℃にまで達したのである。微生
物学会で「現在確認されている超好熱菌の増殖温度は１
１０℃程度である。」とされているが、その温度をはる
かに超えている。また、十分に殺菌・脱臭を行うことが
可能となったばかりでなく、新たな発酵分解装置又は超
好熱菌増殖装置としての機能も有する。
【００２８】ここで、本発明は上述の実施形態に限定さ
れず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態
にて実施されてよいものであり、以下、これら異なる形
態について説明する。処理槽の形状は図示のものに限ら
れず、種々の処理槽に適用することができるものであ
る。例えば、実施形態のように逆円錐形の処理槽を有す
る有機廃棄物発酵処理装置だけでなく、円筒形の処理槽
を有するものや、更に処理槽を横置きにした形態の有機
廃棄物発酵処理装置にも適用することができる。また、
必ずしも断熱材を処理槽の外部に設ける必要はなく、発
酵熱が外部に漏れなければ、断熱材を処理槽の内部に設
けることとしてもよい。
【００２９】また、熱交換手段としては第二の実施形態
において説明したものに限られず、例えば、処理槽の内
部に熱交換室を設置してもよい。更に、気密手段として
は第三の実施形態において説明した万力、パッキング等
に限られず、あらゆる方法により実現可能であることは
言うまでもない。また、上述の第三の実施形態に第二の
実施形態を組み合わせてもよい。即ち、気密手段と熱交
換手段の双方を備える構成としてもよい。
【００３０】
【発明の効果】上述したように本発明は、有機廃棄物発
酵処理装置において、有機廃棄物の発酵により生じた発
酵熱が外部に漏れないよう断熱材にて覆ってなることに
より、処理槽内の温度を高温に保つことができるので、
発酵処理が促進され、堆肥化に要する時間を短縮するこ
とができるという効果がある。しかも、発酵処理におい
て発生する発酵熱を利用しているため、エネルギー効率
も良く、更に加熱装置を設ける必要もないという効果が
ある。
【００３１】また、処理槽と断熱材との間に中空部を設
けると共に中空部に気体又は液体を注入する注入管と、
余剰熱を吸収した気体又は液体を外部に放出する放出管
とを設けて、余剰熱を処理槽外部に移送可能な熱交換手
段としたことにより、余剰熱を外部で利用することがで
きるので、リサイクルの効率化をより一層高めることが
できるという効果がある。
【００３２】更に、有機廃棄物の発酵によって発生した
蒸気の圧力に抗して処理槽内を高温・高圧に保つ気密手
段を設けてなることにより、処理槽内を高温・高圧に保
つことができるので、より一層発酵処理が促進され、堆
肥化に要する時間を短縮するだけでなく、殺菌効果・脱
臭効果を増すこともできるという効果がある。
【００３３】また、処理槽内の圧力を調整可能な圧力調
整手段を設けてなることにより、発酵処理における圧力
調整が容易になるという効果がある。
【００３４】また、処理槽内の圧力を調整可能な圧力調
整手段を設けてなることにより、広範囲での温度調整も
可能となり、単に有機物の処理だけでなく発酵処理中の
一定温度で増殖する微生物を培養できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機廃棄物発酵処理装置の第一の
実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１に係る有機廃棄物発酵処理装置を用いて発
酵処理した場合の経過時間と処理槽内の温度との関係を
示すグラフである。
【図３】本発明に係る有機廃棄物発酵処理装置の第二の
実施形態を示す概略斜視図である。
【図４】本発明に係る有機廃棄物発酵処理装置の第三の
実施形態を示す概略斜視図である。
【図５】図４に係る有機廃棄物発酵処理装置を用いて発
酵処理した場合の経過時間と処理槽内の温度との関係を
示すグラフである。
【図６】従来の有機廃棄物発酵処理装置の代表例を示す
概略斜視図である。
【図７】図６に係る有機廃棄物発酵処理装置を用いて発
酵処理した場合の経過時間と処理槽内の温度との関係を
示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 処理槽 １０ａ 頂面 １０ｂ 円筒部 １０ｃ 逆円錐部 １１ 断熱材 １１ａ 断熱円板部 １１ｂ 断熱円筒部 １１ｃ 断熱逆円錐部 １１ｄ 廃棄物投入口 １１ｅ 排気ダクト １１ｆ 注入管 １１ｇ 放出管 １２ 回転軸 １３ モータ １４ カッタ翼 １５ 温度センサ １６ スクリュウコンベア １７ 制御盤 １８ 中空部 １９ 延出片 ２０ 万力 ２１ 圧力調整弁
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｍ 1/02 Ｃ１２Ｍ 1/02 Ｂ Ｚ 1/38 1/38 Ｚ Ｃ１２Ｎ 1/00 Ｃ１２Ｎ 1/00 Ｓ 1/20 1/20 Ｄ Ｆ Ｆターム(参考） 4B029 AA04 BB01 EA03 EA10 EA11 EA18 4B065 AA01X AC02 BC32 CA55 4D004 AA03 BA03 BA04 CA04 CA19 CB04 CB12 CB27 CB43 CC07 CC08 DA01 DA02 DA06 DA07 4G037 CA03 EA04 4G078 AA22 AB20 BA05 CA03 DA01 EA03 EA10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発酵微生物を播種した発酵促進剤と有機
    廃棄物とを処理槽に収容し、前記発酵微生物により前記
    有機廃棄物を発酵分解する有機廃棄物発酵処理装置にお
    いて、 前記有機廃棄物の発酵により生じた発酵熱が外部に漏れ
    ないよう断熱材にて覆ってなることを特徴とする有機廃
    棄物発酵処理装置。
  2. 【請求項２】 前記処理槽内で発生した余剰熱を吸収
    し、該余剰熱を処理槽外部に移送可能な熱交換手段を設
    けてなることを特徴とする請求項１に記載の有機廃棄物
    発酵処理装置。
  3. 【請求項３】 前記熱交換手段として、前記処理槽と断
    熱材との間に中空部を設けると共に、該中空部に気体又
    は液体を注入する注入管と、余剰熱を吸収した気体又は
    液体を外部に放出する放出管と、を設けたことを特徴と
    する請求項２に記載の有機廃棄物発酵処理装置。
  4. 【請求項４】 前記有機廃棄物の発酵によって発生した
    蒸気の圧力に抗して前記処理槽内を高温・高圧に保つ気
    密手段を設けてなることを特徴とする請求項１乃至請求
    項３に記載の有機廃棄物発酵処理装置。
  5. 【請求項５】 前記処理槽内の圧力を調整可能な圧力調
    整手段を設けてなることを特徴とする請求項４に記載の
    有機廃棄物発酵処理装置。
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