JP2006223976A

JP2006223976A - 有機性廃棄物の発酵処理方法並びにその利用品

Info

Publication number: JP2006223976A
Application number: JP2005039983A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Iwabuchi; 岩淵健一
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】含水分の多い有機質汚泥等の処理対象となる有機性廃棄物の発酵処理にさいして、コストアップとなる裁断紙片や紙製パレット体を使用しないで処理する。
【解決手段】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撹拌し、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てなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機質汚泥等の有機性廃棄物の発酵処理方法、並びに前記処理方法で製出される固形資材及び液体資材に関するものである。

各種産業からの有機性廃棄物である汚泥等は、例えば食品有機質汚泥の水分が８０％以上であるが、高タンパク質並びに炭水化物に富み、発酵処理により肥料とすると、廃棄物の有効利用となる。そこで発酵の阻害要因である高水分含有に対して、有機性廃棄物の発酵処理に際しては、従前より、稲わら、籾殻、オ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化を図っていた。

しかし前記の水分調整材を添加しての発酵処理は、基本的に嫌気的発酵で、発酵温度が低く、効率的な処理とはいえない。そこで先に有機質汚泥の発酵処理手段として、紙の細長裁断体を攪乱状態で混合して好気発酵させる手段を提案した（特許文献１：特公平７−９１１４０号、同７−１１２９５８号、同８−１８８９２号）。

前記発酵処理は、８０〜９０％程度の水分含有の有機質汚泥に対して、約５％重量比程度の紙の細長裁断体を加え、紙の細長裁断体の攪乱状態での微小空間確保によって、汚泥の空気接触面積を拡大し、好気発酵可能としたものである。そして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、空気供給を行い乍ら、攪拌羽根による攪拌切り返しを行うようにした所謂横型パドル式発酵装置による発酵処理を行っていたもので、処理対象物の相違にもよるが、発酵終了まで、２〜３週間を要した。

また前記の細長裁断紙を使用して汚泥発酵処理は、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。なぜならば古紙混合によって汚泥中に送風空気の自由な流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、導入した裁断古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ようになり、自由な空気の流通を妨げ、発酵を著しく遅延させ、且つ一部は嫌気発酵となってしまう。また、古紙混合汚泥の水分含量が多い場合にも、同様なことが想定される。

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、前記した特許手法に採用されている紙の細裁断片を攪乱状態にして使用する手段では、紙攪乱体に汚泥を少しづつ加えながらの攪拌作業や、逆に攪拌している状態を継続している汚泥に、細裁断片の攪乱体を加える必要があり、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、攪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。

そこで紙製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長の紙製ペレッ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い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２：特開２００２−２６３６２２号）。

またパルプスラッジの処理手段として、特許文献３（特公昭５７−３５１５３号）に、パルプ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、パルプスラッジと余剰活性汚泥のＣ／Ｎ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。

特公平７−９１１４０号公報。特開２００２−２６３６２２号公報特公昭５７−３５１５３号公報。

近年古紙の需要が高まり、前記した細長裁断古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いる。

特許文献３には、パルプ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が、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く、また比較的乾燥脱水が容易であるパルプ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い。

そこで本発明は、脱水パルプ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。

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や畜糞、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撹拌し、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。

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って、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。

また本発明に係る有機性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、例えばシート形状や杭形状など所望形状の肥料として使用したり、また種子や培土等を混入し、直接散布による種まきが可能となる。

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。

以上のように本発明は、有機質汚泥のような高含水有機性廃棄物に、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。

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（金属板製や薄い樹脂製ではない趣旨で、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）の密閉形式の発酵槽１と、発酵槽１内に配置する中蓋体２と、発酵槽１に被冠する密閉蓋体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、送風ブロワー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ー６を付設し、排気ブロワー６に冷却部（結露装置）７、気水分離部（結露水貯留槽）８、脱臭部９を順次設けてなるものである。

また本発明においては、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槽内の底方から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槽内に収納し、水分を１０％前後まで乾燥させて使用する。

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、送風ブロワー５で、発酵槽１に毎分１６０Ｌの常温空気を送り込み、更に排気ブロワーを毎分２００Ｌの定格出力をもって強制排気を行った。

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、発酵槽１の底面から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２，３の表の通りである。

測定結果から食品汚泥処理の場合には、上方から発酵が進行して、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。

なお中蓋体２は、水分蒸発による処理対象物の減容に対して処理対象物の保温効果と、処理対象物の減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。

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、２８０ｋｇ／平方ｃｍ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。

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。

また発酵槽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（結露水貯留槽）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。

本発明方法の実施装置の説明図。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。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。同結露水の成分分析表。

符号の説明

１発酵槽
２中蓋体
３密閉蓋体
４内底部
５送風ブロワー
６排気ブロワー
７冷却部（結露装置）
８気水分離部（結露水貯留槽）
９脱臭部
１０温度センサー

Claims

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撹拌し、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有機性廃棄物の発酵処理方法。
有機質汚泥量の１０〜２０％の製紙汚泥を混合撹拌して発酵処理対象の混合物としてなる請求項１記載の有機性廃棄物の発酵処理方法。
供給空気を押す送風機の能力以上の吸引機を以って強制排気を行い、密閉型発酵容器内を負圧状態として好気発酵処理を行ってなる請求項１又は２記載の有機性廃棄物の発酵処理方法。
容器内に収納した処理対象物に保温用の中蓋を被せてなる請求項１記載の有機性廃棄物の発酵処理方法。
請求項１乃至４記載の発酵処理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固形肥料としたことを特徴とする発酵処理物利用品。
請求項１乃至４記載の発酵処理方法で製出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て加圧成形乾燥してなることを特徴とする発酵処理物利用品。
請求項１乃至４記載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ことを特徴とする液体資材。