JP2011121042A - 有機廃棄物処理装置と有機廃棄物の発酵処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】嫌気発酵後の有機廃棄物を、そのまま連続して好気発酵可能な有機廃棄物処理装置を提供する。
【解決手段】気密状態を保持可能な発酵槽４０と、メタン生成細菌を含む処理液Ｓを汲み上げる汲上ポンプ１８と、処理液Ｓを噴射する噴射ノズル１９と、複数の細孔１６を有する床板１５と、発酵槽４０に連結された送気手段４１とを有する。発酵槽４０は、軸回転可能に立設された回転軸４６と、回転軸４６周りに設けられた複数の撹拌翼４７とを備えるコンポ型である。処理液Ｓは、床板１５の下方空間に貯留されている。そして、汲上ポンプ１８を駆動しながら気密状態で嫌気発酵させた後汲上ポンプ１８を停止し、続いて送気手段４１を駆動しながら嫌気発酵後の発酵残渣をそのまま発酵槽４０内にて好気発酵処理可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機廃棄物からバイオガスを得るための処理装置とこれを用いた有機廃棄物の発酵処理方法に関する。

従来から、石油等の化石燃料の大量消費に伴う環境問題が顕著となっている。具体的には、化石燃料の燃焼によって発生するＣＯ₂による地球温暖化や、有限資源である化石燃料の枯渇化の問題もある。そこで、近年では化石燃料に替わる代替燃料が注目されており、その一つとして有機廃棄物（バイオマス）から得られるバイオガスがある。化石燃料を燃焼させると一方的にＣＯ₂が発生することで、地球全体のＣＯ₂量が増大する。一方、有機廃棄物由来のバイオガス燃料では、一旦有機廃棄物が取り込んでいたＣＯ₂が大気中へ戻されるのみであり、地球全体のＣＯ₂量は増大しない（カーボンニュートラル）という点において環境負荷が低い。しかも、動植物由来の有機廃棄物は、当該動植物が生存している限り無限に生じる資源であり、枯渇の問題も無い。

そこで、有機廃棄物からバイオガスを得るための処理装置として、例えば下記特許文献１がある。特許文献１では、バッチ式のガレージ型発酵槽を使用して、有機廃棄物を乾式で嫌気発酵することで、メタンガスを得ている。この処理装置は、発酵槽の床面を、有機廃棄物搬入出口から奥壁へ向けて下方に傾斜させることで、効率的に有機廃棄物を処理できる構造となっている。発酵槽外には、有機廃棄物を嫌気発酵させるメタン生成細菌（メタンバクテリア）を含む処理液を貯留した処理液タンクが隣設されている。当該処理液タンク内の処理液は、汲上ポンプによって発酵槽の上部へ汲み上げられ、ノズルを介して有機廃棄物の上方から噴射される。噴射された処理液は有機廃棄物を浸透し、底壁に設けられた縦横に延びる排水通路（排水ピット）へ至り、リリースポンプによって再度処理液タンクへリリースされる構成となっている。

一方、発酵槽内で有機廃棄物から発生したバイオガスは、吸引ブロワーによって排気口から吸引排気される。このバイオガスは圧力タンクへ貯留され、その一部はコ・ジェネ発電機等のバイオガス発電機へ送気される。コ・ジェネ発電機では、発電と共に熱も発生する。そこで、当該コ・ジェネ発電機で発生した熱を、熱交換器を介して処理液や発酵槽の加温（保温）用に有効利用している。なお、有機廃棄物の腐朽過程や、発酵後に発酵槽内を換気する際に発生する混合ガスなどのバイオガス燃料として利用出来ないガスは、バイオフィルターで浄化されたうえで大気中へ放出される。また、処理室の扉には、開閉可能な換気窓が設けられている。

特表２００４−５１１３３１号公報

特許文献１は、有機廃棄物から得たバイオガスを燃料として利用するものであり、環境に優しい。しかも、乾式で発酵させているので、湿式発酵のような前処理が不要である。また、得られたバイオガスを利用した発電の際に生じる熱を処理液や処理室の加温に有効利用しているので、効率的である。しかしながら、メタンバクテリアを含む処理液を貯留する処理液タンクは発酵槽外に隣設されており、発酵槽内に噴射された処理液は、底壁内に設けられた縦横に延びる排水通路からポンプによって処理液タンクへリリースされる構成となっている。これでは、構成が複雑であると共に底壁に排水通路を設ける手間を要し、製造コストが嵩む。また、処理液タンクへリリースするためのリリースポンプが必要であり、その分装置の大型化やエネルギーコスト増を避けられない。しかも、リリースポンプによって的確に処理液をリリースするために、排水通路をリリースポンプ側へ傾斜させなければならず、製造が煩雑である。また、処理液タンクを発酵槽外に隣接したのでは処理装置の設置面積が大きくなる。などの問題がある。

また、特許文献１の処理装置では有機廃棄物からバイオガスを得ることはできるが、嫌気発酵後の発酵残渣をさらに堆肥化するなどの処理はできない。これでは、嫌気発酵後の発酵残渣を堆肥化処理するなど後処理するには、別に用意した専用の処理装置へ移し替えたうえで後処理するしかなく、効率的ではない。

そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、比較的簡素な構成によってコストを抑えながら効率良く処理液を循環させることができる有機廃棄物の処理装置を提供することを目的とする。さらに、嫌気発酵後の有機廃棄物を、連続して後処理可能な有機廃棄物処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、気密状態を保持可能な発酵槽と、有機廃棄物を嫌気発酵させてメタンを発生させるメタン生成細菌を含む処理液を、前記発酵槽の上部へ汲み上げる汲上ポンプと、該汲上ポンプによって汲み上げられた処理液を前記発酵槽の上部から噴射する噴射ノズルとを有し、前記発酵槽内で有機廃棄物を嫌気発酵させてバイオガスを得るための有機廃棄物処理装置であって、前記発酵槽の底壁から上方位置に複数の細孔を有する床板を配設し、前記有機廃棄物は前記床板上に堆積されて発酵処理され、前記処理液が前記床板の下方空間に貯留されている。この場合、床板は傾斜させても構わないが、床板は水平に配設すればよい。

発酵槽は、前記発酵槽の内部に軸回転可能に立設された回転軸と、該回転軸周りに設けられた撹拌翼とを備えるコンポ型（容器型）の発酵槽である。当該発酵槽には、送気手段が連結されている。これにより、前記汲上ポンプを駆動しながら前記有機廃棄物を気密状態で嫌気発酵させた後、前記汲上ポンプを停止し、続いて前記送気手段を駆動しながら前記嫌気発酵後の発酵残渣をそのまま前記発酵槽内にて好気発酵処理が可能となる。

また、前記回転軸は中空筒状であって、前記送気手段は前記回転軸の下端に連結され、前記攪拌翼は、前記回転軸周りに上下複数段設けられており、前記複数段の攪拌翼のうち、少なくとも最下段の攪拌翼が中空とされたうえで、複数の通気孔が内外貫通状に穿設されており、前記発酵残渣を好気発酵する際、前記送気手段から送気された空気が、前記撹拌翼の通気孔を介して発酵槽の下部から送気されるような構成とすることが好ましい。

前記撹拌翼は、回動方向前方側に斜板を有する山型形状とし、前記通気孔は回動方向後方側に設け、該通気孔の上方に鍔片を設けることが好ましい。

また、気密状態を保持可能な発酵槽と、有機廃棄物を嫌気発酵させてメタンを発生させるメタン生成細菌を含む処理液を前記発酵槽の上部へ汲み上げる汲上ポンプと、該汲上ポンプによって汲み上げられた処理液を前記発酵槽の上部から噴射する噴射ノズルと、前記発酵槽の底壁から上方位置に配設された複数の細孔を有する床板と、前記発酵槽に連結された送気手段とを有し、前記発酵槽は、これの内部に軸回転可能に立設された回転軸と、該回転軸周りに設けられた撹拌翼とを備えるコンポ型の発酵槽であり、前記処理液が前記床板の下方空間に貯留されている有機廃棄物処理装置によって、前記有機廃棄物を発酵処理する有機廃棄物の発酵処理方法であって、前記汲上ポンプを駆動しながら前記有機廃棄物を気密状態で嫌気発酵させた後、前記汲上ポンプを停止し、続いて前記送気手段を駆動しながら前記嫌気発酵後の発酵残渣をそのまま前記発酵槽内にて好気発酵処理する、有機廃棄物の発酵処理方法も提案される。

本発明によれば、有機廃棄物を嫌気発酵させる処理液が発酵槽内の床下空間に貯留されているので、処理液タンクを別途設ける必要が無く、装置の設置面積を小さくできる。また、噴射した処理液は床板を介して下層空間へ滴下回収できるので、処理液を発酵槽外へ排出する排水通路を底壁に設ける必要は無く、簡素な構成にできる。しかも、排水通路から処理液タンクへ処理液をリリースするリリースポンプも不要なので、装置の小型化及び簡素化と共に、エネルギーコストの削減も可能である。

このような構成となっていれば、床板を必ずしも傾斜させる必用はない。したがって、装置の製造や組み立ても容易となる。床板を水平に配していても、効率よく処理液を回収できる。

内部に回転軸及び攪拌翼が設けられたコンポ型の発酵槽を使用すれば、有機廃棄物を攪拌しながら効率的に発酵処理できる。そのうえで、当該発酵槽に送気手段を設けておけば、有機廃棄物を気密状態で嫌気発酵させた後の発酵残渣を、そのまま同じ発酵槽内にて好気発酵処理できるので、バイオガス回収処理と発酵残渣の堆肥化処理とを連続して行うことができる。したがって、１つの処理装置から電力や熱用の燃料と同時に、堆肥も得ることができ経済的である。

発酵残渣を好気発酵する際に、送気手段から送気された空気を、撹拌翼の通気孔を介して発酵槽の下部から送気すれば、簡素な構成で効率よく通気しながら好気発酵させることができ、処理能力が向上する。

参考例に係るガレージ型処理装置の模式断面図である。 実施例に係るコンポ型処理装置において、嫌気発酵状態を示す模式断面図である。 実施例に係るコンポ型処理装置において、好気発酵状態を示す発酵槽の模式断面図である。 攪拌翼の断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明について説明するが、これに限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。本発明の有機廃棄物処理装置は、有機廃棄物（バイオマス）を嫌気発酵させてバイオガスを得た後、当該嫌気発酵された後の発酵残渣を、好気性微生物と共に好気環境で発酵させて堆肥化処理される。処理装置である。有機廃棄物としては、動植物由来の廃棄物であれば特に限定されず、畜糞や食品残渣などが挙げられる。畜糞としては、鶏糞などの家禽糞、豚糞や牛糞などの家畜糞などを例示できる。食品残渣としては、食品製造業、外食産業、食品流通業などから生じる生ごみや食品製造副産物などを例示できる。生ごみとしては、水産、食肉、及び野菜などの食品製造工場から生じる魚屑、肉屑、野菜屑などのほか、外食産業から生じる食べ残しなどがある。食品製造副産物としては、豆腐製造時に豆乳を搾ったあとにのこるおからのほか、酒粕、焼酎粕、ビール粕、味醂粕などの醸造副産物、及び果実の搾汁残渣などが挙げられる。その他、建築廃材、稲藁や籾殻等の農業廃棄物なども挙げられる。これらの有機廃棄物は、１種のみを単独処理してもよいし、複数種を混合処理してもよい。なお、生ごみや食品残渣等の食品廃棄物は、畜糞よりも多量にバイオガスが発生する点において好ましい。

バイオガスとは、有機廃棄物を嫌気発酵させることで生じるガスである。バイオガスの主成分はメタンであり、化石燃料の代替燃料として、発電、コージェネレーション（熱併給発電）、ボイラ、車両エンジン、及び調理用に利用できる。有機廃棄物の発酵には、メタン生成細菌（メタンバクテリア）を含む処理液が使用される。メタン生成細菌としては、メタン発酵能を有する微生物であれば特に限定されず、例えば、Methanobacterium属に属する細菌、Methanobrevibacter属に属する細菌、Methanococcus属に属する細菌、Methanomicrobium属に属する細菌、Methanogenium属に属する細菌、Methanospirillum属に属する細菌、Methanosarcina属に属する細菌（酢酸資化性メタン生成古細菌）、Methanosaeta属に属する細菌（酢酸資化性メタン生成古細菌）等を挙げることができる。これらのメタン生成細菌は、１種のみを単独で使用してもよいし、複数種を組み合わせて使用してもよい。これを前提として、本発明の有機廃棄物処理装置の具体的な実施例について説明する。

（参考例）
まず、本発明の実施例を説明する前に、本発明に関連する参考例について説明する。図１に、参考例に係る有機廃棄物処理装置を示す。なお、図１には、有機廃棄物処理装置の全体構成を模式的に示しながら、発酵槽１０を断面で示している。参考例の処理装置は、図１に示すように、ガレージ式の発酵槽１０を有している。発酵槽１０はコンクリート製であり、有機廃棄物Ｗを搬入出するための開閉扉１１と、発酵槽１０内のガスを排気する排気口１２と、発酵槽１０内のメタン濃度を検知する濃度検知手段としての濃度センサ２５と、が設けられている。開閉扉１１には、発酵槽１０内を気密状態と通気状態とに切り替え開閉可能な換気窓１３と、開閉扉１１を開閉不能とするロック機構（図示せず）が設けられている。開閉扉１１は、発酵槽１０の底壁１０ｂから所定量上方位置に設けられている。なお、開閉扉１１のロック機構のロックタイミング、及び換気窓１３の開閉タイミングは、濃度センサ２５からの検知信号に基づき図示していない制御装置によって制御される。排気口１２は、開閉扉１１と対向する奥壁１０ｄの上部に設けられている。

発酵槽１０の内部には、底壁１０ｂから所定量上方位置に床板１５が配設されている。床板１５は、発酵槽１０の内面に設けられたストッパ（図示せず）に載置又は係合したり、発酵槽１０に直接ボルト留めなどすることで配設すればよい。床板１５は、地面Ｇ以下の高さ位置にある。地面Ｇとほぼ面一とすることが好ましい。床板１５は、全面に亘って複数個の細孔１６を有する。細孔１６の直径は、有機廃棄物Ｗを通さないが、液体を通す程度の大きさとすればよい。このような床板１５としては、パンチングメタルや金網などを使用できる。そのうえで、床板１５の下方空間（以下、床下空間と称す）には、処理液Ｓが貯留されている。

床下空間から発酵槽１０内上部に至っては、汲上パイプ１７が設けられている。汲上パイプ１７の途中には汲上ポンプ１８が設けられており、当該汲上ポンプ１８によって、床下空間の処理液Ｓが発酵槽１０の上部に汲み上げられる。汲上パイプ１７の先端部には、汲み上げられた処理液Ｓを霧状に噴射する複数個の噴射ノズル１９が設けられている。

発酵槽１０の底壁１０ｂ内には、液状の熱伝達媒体（代表的には水）が充填された複数本の熱配管２２が全体に亘って埋設されている。なお、熱配管２２は、底壁１０ｂのみならず、奥壁１０ｄ、天壁１０ｒ、及び図外の側壁など、発酵槽１０の壁面全体に亘って埋設することも好ましい。これによれば、床下空間の加温のみならず、床上空間も加温できる。また、コンクリート製の天壁１０ｒに代えて、発酵槽１０内部の容積変化に弾力的に対応可能な弾力性を有するカバーを用いる事も可能である。これによれば、発酵槽１０自体が発生したバイオガスの緩衝貯蔵槽として機能する点において有利である。発酵槽１０内には、ショベルローダー等の搬送車両などによって所定量の有機廃棄物Ｗがバッチ式に搬入される。

また、本参考例の有機廃棄物処理装置は、発酵槽１０内で発生したバイオガスを排気口１２から積極的に吸引排気する吸引ブロワ３０と、得られたバイオガスを圧縮貯蔵するガスパック３１と、バイオガスを利用して発電するガスエンジン式発電機３２と、有機廃棄物Ｗの腐朽過程や発酵後に発酵槽１０内を換気する際に発生する混合ガスなどの不要なガスを浄化するバイオフィルター３３を有する。ガスパック３１は発酵槽１０の天壁１０ｒ上（屋根裏）に載置されており、ガスエンジン式発電機３２及びバイオフィルター３３は、発酵槽１０外に設けられている。ガスパック３１を屋根裏に設けることで、有機廃棄物処理装置の全体的な設置面積を小さく出来る。排気口１２からガスパック３１及びバイオフィルター３３へは、排気管３４が分岐状に連結されており、吸引ブロワ３０は排気管３４上に設けられている。また、排気管３４の分岐点には、バイオガスをガスパック３１とバイオフィルター３３とに切り替え送気する三方弁３５が設けられている。

ガスエンジン式発電機３２はガスパック３１に連結されており、ガスパック３１内のバイオガスを利用して発電する。本参考例では、ガスエンジン式発電機３２として、電力と共に熱を併給できるコ・ジェネ発電機を使用している。コ・ジェネ発電機３２は水冷式の発電機であり、当該コ・ジェネ発電機３２によって発生した熱（熱せられた冷却水）は、汲上パイプ１７上に設けられた熱交換器３６を介して処理液Ｓへ伝達される。これにより、処理液Ｓは加温されたうえで各噴射ノズル１９から噴射されることになる。また、コ・ジェネ発電機３２によって発生した熱（熱せられた冷却水）は熱配管２２内へも伝達され、発酵槽１０の加温にも使用される構成となっている。符号２６・２７は、コ・ジェネ発電機３２の冷却水を圧送するポンプである。なお、汲上ポンプ１８及びポンプ２６・２７は、流体の逆流防止（逆止弁）機能も備える。

バイオフィルター３３内には、通気性を有するフィルター３７上に木材チップ、樹皮、堆肥等の浄化材Ｍが充填されている。不要ガスがバイオフィルター３３の下層から上層に向けて通気されることで、浄化材Ｍによって浄化・脱臭されたガスはバイオフィルター３３の上部から大気中へ放出される。なお、バイオフィルター３３内に複数のフィルター３７を上下複数段設けて、各フィルタ３７によって区画された各層に、それぞれ異なる浄化材Ｍを充填する構成とすることも好ましい。

次に、有機物処理装置の作用について説明する。先ず、開閉扉１１を開いてショベルローダーなどの搬送車両によって所定量の有機廃棄物Ｗを搬入し、床板１５上に堆積する。このとき、床板１５と地面Ｇとをほぼ面一としていれば、搬送車両は円滑に発酵槽１０内へ進入できる。本参考例の処理装置は乾式発酵装置であり、基本的には有機廃棄物Ｗの前処理は不要である。建築廃材など寸法が大きい有機廃棄物であれば、適宜ある程度裁断ないし粉砕しておくことが好ましい。寸法が小さいほど発酵され易く、処理時間を短縮できるからである。

所定量の有機廃棄物Ｗを発酵槽１０内へ搬入できたら、開閉扉１１を閉じて処理装置を稼動させる。すると、制御装置によって開閉扉１１がロックされると共に、換気窓１３が閉じられることで、発酵槽１０内が気密状態となる。そして、床下空間に貯留されている処理液Ｓが汲上ポンプ１８によって汲み上げられ、噴射ノズル１９を介して有機廃棄物Ｗの上方から処理液Ｓが噴射され、有機廃棄物Ｗへ浸透していく。すると、処理液Ｓ中のメタン生成細菌の作用によって有機廃棄物Ｗが嫌気発酵（無酸素発酵）され、バイオガスが発生する。有機廃棄物Ｗへ浸透した処理液Ｓは、床板１５の細孔１６を介して床下空間へ滴下回収される。なお、バイオガス中のメタン濃度は、有機廃棄物Ｗやメタン生成細菌の種類によっても若干異なるが、凡そ５５〜７０％程度である。その他の気体は主に二酸化炭素である。なお、本参考例では、後述のように処理液Ｓや発酵槽１０が加温されており、３５〜４０℃程度で中温発酵される。

発酵槽１０内で発生したバイオガスは、吸引ブロワ３０によって排気口１２から積極的に吸引排気され、ガスパック３１内に貯蔵される。このとき、三方弁３５によってバイオガスはバイオフィルター３３へは送気されない。ガスパック３１へ貯蔵されたバイオガスの一部は、コ・ジェネ発電機３２の燃料としても使用される。これにより得られた電力は、種々の装置や機器の駆動エネルギーに使用したり、電力販売による収入源としても利用できる。また、コ・ジェネ発電機３２からは、電力と共に熱が併給される。この熱は、熱交換器３６を介して処理液Ｓへ伝達され、処理液Ｓが適温に加温保持される。また、熱配管２２中にも熱が伝達されることで、発酵槽１０も加温されている。これにより、有機廃棄物Ｗの嫌気発酵が促進される。コ・ジェネ発電機３２から併給された熱は、その他にも動物園や遊園地などの娯楽施設、温室ハウス、公共施設等の暖房や、温水プール、工場内熱利用、堆肥発酵の加温、融雪、汚泥乾燥などとしても利用できる。

有機廃棄物Ｗの嫌気発酵がほぼ完了したら、制御装置によって汲上ポンプ１８が停止され、換気窓１３が開かれ、三方弁３５がバイオフィルター３３側へ切り替えられる。このような制御タイミングは、有機廃棄物Ｗを嫌気発酵するに充分な時間経過後としたり、発酵槽１０内のメタン濃度が低下してきたことが濃度センサ２５によって検出された時としたりできる。また、手動で行っても良い。これにより、換気窓１３から新気（外気）が発酵槽１０内に導入されることで発酵槽１０内が換気される。また、発酵槽１０内の不要なガスは三方弁３５を介してバイオフィルター３３へ送気され、浄化・脱臭されたうえで大気中へ放出される。これにより、大気汚染が防がれる。

そして、発酵槽１０内のメタン濃度が安全値に達したことが濃度センサ２５によって検知されると、制御装置によって吸引ブロワ３０が停止されるとともに、開閉扉１１のロックが解除される。ロックの解除タイミングを計るメタン濃度（対空気比率）は、爆発の危険性や人体への悪影響が充分に低い値とすればよい。例えば、５％以下、好ましくは１％以下に設定すればよい。ロックが解除されたら、開閉扉１１から発酵残渣を搬出して再度新たな有機廃棄物Ｗを搬入すると共に、ガスパック３１を交換若しくはガスパック３１からバイオガスを取り出して、上記と同じ手順でバッチ処理を行えばよい。

なお、本参考例ではガスパック３１にバイオガスを貯留する構成としたが、バイオガスを圧縮貯留できる貯留タンクへ貯留する構成とすることもできる。また、本実施例１ではバイオガスの一部をガスエンジン式のコ・ジェネ発電機３２の燃料として利用したが、当該コ・ジェネ発電機３２に替えて、又はコ・ジェネ発電機３２に加えてボイラー等を連結し、得られたバイオガスの一部をボイラー等の燃料としても利用することができる。

（実施例）
図２〜図４に、本発明の有機廃棄物処理装置の実施例を示す。図２には、有機廃棄物処理装置の全体構成を模式的に示しながら、嫌気発酵工程における発酵槽４０の状態を断面で示している。図３は、好機発酵（堆肥化処理）工程における発酵槽４０の状態を示す要部拡大断面図である。本実施例では、コンポ型（容器型）の発酵槽４０を使用している点が参考例と大きく異なる。以下には、参考例と異なる構成を中心に説明する。

図２及び図３に示すように、有機廃棄物処理装置は、有機廃棄物Ｗが発酵処理及び乾燥処理される発酵槽４０と、発酵槽４０内へ空気を送風する送気ブロワ（送風手段）４１と、発酵槽４０の下方に設けられた機械室５０と、発酵槽４０内へ有機廃棄物Ｗを投入する投入手段６０とを有する。

発酵槽４０は、縦長円筒形の気密性容器である。発酵槽４０の天壁４０ｒには、有機廃棄物Ｗを投入する投入口４２と、発酵槽４０内で発生した水蒸気やガスを排気する排気口４３とが設けられている。発酵槽４０の周壁４０ｓの下部には、処理物を発酵槽４０外へ取り出す取出口４４が設けられている。投入口４２及び取出口４４には、これらを開閉するシャッタ４５が設けられており、当該シャッタ４５によって投入口４２及び取出口４４が閉じられることで、発酵槽４０内が気密状態となる。シャッタ４５の開閉は、手動で行っても良いし、制御装置により行っても良い。また、ヒンジを介して回動可能に連結されていてもよいし、スライド開閉式としてもよい。投入口４２には、有機廃棄物Ｗの投入を容易にする投入ホッパー６１が設けられている。

発酵槽４０は、金属性の外層４０ａと金属性の内層４０ｂとの間に、断熱層４０ｃを有する三層断熱構造となっている。断熱層４０ｃは、断熱性を発揮し得る層であれば特に限定されず、グラスウール層、ロックウール層、発泡樹脂層、真空層などとすることができる。適宜これらを組み合わせても良い。本実施例では、外層４０ａ及び内層４０ｂを鉄鋼製とし、断熱層４０ｃをグラスウール層とした。

発酵槽４０内には、中央部に立設された回転軸４６と、回転軸４６から水平方向へ放射状に延在する複数枚の撹拌翼４７が配されている。回転軸４６は中空円筒形であり、軸回動自在に設けられている。回転軸４６は発酵槽４０の高さ寸法より長く、機械室５０から発酵槽４０の底壁４０ｄ及び天壁４０ｒを貫通して発酵槽４０の上方まで延びている。回転軸４６が天壁４０ｒ及び底壁４０ｄを貫通する部分にはシール７０が配されており、発酵槽４０の気密性が確保されている。回転軸４６の上端は、カバーボックス７１で覆われている。複数の細孔１６を有する床板１５が、底壁４０ｄから所定量上方位置に配設されており、処理液Ｓが床下空間に貯留されている点は、実施例の発酵槽１０と同じである。

撹拌翼４７は、発酵槽４０内において回転軸４６の下部から上部にかけて上下複数段設けられている。最下段の撹拌翼４７は、発酵槽４０の底壁４０ｄから所定量上方位置に設けられており、最下段の撹拌翼４７と発酵槽４０の底壁４０ｄとの間には、所定量の隙間がある。図４に示すように、各撹拌翼４７は、水平な底板４７ａと、底板４７ａの一側縁から斜め上方に向けて接合された斜板４７ｂと、底板４７ａの他側縁と斜板４７ｂの他側縁とに接合された屈曲板４７ｃとから成る中空部材である。斜板４７ｂは、撹拌翼４７の回動方向前方側に接合されている。屈曲板４７ｃは、底板４７ａの他側縁側（撹拌翼４７の回動方向後方側）へ突出するように中間部が屈曲した断面Ｌ字形を呈する。これにより、各撹拌翼４７は、底辺角の一方が屈曲板４７ｃによって角落ちした、上方へ***する略山型の断面形状を呈する。また、屈曲板４７ｃには、屈曲部の上部から斜め下方に向けて延在する鍔片４７ｄが接合されている。各撹拌翼４７の中空空間と回転軸４６の中空空間は連通している。

そのうえで、図３に示すように、上下複数段設けられた撹拌翼４７のうち、最下段の撹拌翼４７を含む発酵槽４０内の下層部に設けられた撹拌翼４７の屈曲板４７ｃに、中空空間から外部に至る通気孔４８が内外貫通状に穿設されている。発酵槽４０内の上層部に設けられた撹拌翼４７には、通気孔は設けられていない。なお、発酵槽４０内の下層部とは、発酵槽４０内の略下半分領域を意味する。また、発酵槽４０内の上層部とは、発酵槽４０内の略上半分領域を意味する。本実施例では、最下段と下から２段目の撹拌翼４７に通気孔４８を設けた。通気孔４８は、撹拌翼４７の長手方向に複数個並設されており、撹拌翼４７の基端（回転軸４６側）から先端にかけて、隣接する通気孔４８同士の間隔が徐々に狭くなっている。また、図４に示すように、各通気孔４８は屈曲板４７ｃにおける屈曲部より下部に設けられている。

図２に示すように、送風手段である送気ブロワ４１は、発酵槽４０の下方及び上方の双方に設けられている。下方の送気ブロワ４１は機械室５０内に配設されており、回転軸４６の下端部に連結されている。一方、上方の送気ブロワ４１は発酵槽４０上に載置されており、回転軸４６の上端部に連結されている。正確には、回転軸４６の上端を覆うカバーボックス７１に連結されている。これにより、回転軸４６には、上下の送気ブロワ４１・４１から空気が送風される。排気口４３には、排気管３４が連結されている。排気管３４上の吸引ブロワ３０も発酵槽４０上に載置されている。

機械室５０内には、回転軸４６を軸回動させる駆動手段ユニットが配設されている。駆動手段ユニットは、駆動源となる油圧シリンダ５１と、回転軸４６に噛み合うギア５２とからなる。油圧シリンダ５１は左右方向に進退自在である。当該油圧シリンダ５１の進退運動を受けて、ギア５２はカム部材（送り爪）（図示せず）によって一方向へ間歇的に回動する。

投入手段６０としては、有機廃棄物Ｗを搬送するバケット６２と、バケット６２を昇降させるバケットエレベータ６３とからなる。バケットエレベータ６３は発酵槽４０に隣接して組み立てられており、発酵槽４０の上方まで延びている。バケット６２とバケットエレベータ６３とは、ワイヤー６４で連結されており、バケットエレベータ６３の上端には、ワイヤー６４を巻き取る巻取ドラム６５が設けられている。なお、図示していないが、バケットエレベータ６３にはレールが設けられており、当該レール内にバケット６２の左右側面に設けられたローラが滑動自在に嵌合している。通常、バケット６２は、バケットエレベータ６３の下端に位置している。巻取ドラム６５の駆動によりワイヤー６４が巻き取られると、下方にあるバケット６２が牽引され、レールに沿ってバケット６２が上方へリフトアップされる。バケット６２がバケットエレベータ６３の上端へ至ると、バケット６２が傾倒し、内部の有機廃棄物Ｗが投入される。

本実施例では、得られたバイオガスを貯留する貯留手段として、参考例のガスパック３１に代えて、バイオガスを圧縮貯留可能なガス貯留タンク３８を使用している。また、本実施例の発酵槽４０は断熱槽なので、参考例のような熱配管は設けていない。しかし、発酵槽４０の断熱層４０ｃ内に、熱配管を埋設することも好ましい。バイオガスを利用して発電するガスエンジン式発電機３２と、不要ガスを浄化するバイオフィルター３３とを有する点は、参考例と同様である。排気口１２からガス貯蔵タンク３８及びバイオフィルター３３へは、排気管３４が分岐状に連結されており、排気管３４の分岐点には、バイオガスをガス貯蔵タンク３８とバイオフィルター３３とに切り替え送気する三方弁３５が設けられている。

本実施例では、有機廃棄物Ｗが嫌気発酵された後の発酵残渣を、好気性微生物と共に好気環境で発酵させて堆肥化処理される。そのための好気性微生物は、３０〜９０℃程度で活性化する（増殖可能な）好気性微生物が好ましい。発酵に伴う昇温を利用して有機廃棄物の乾燥も促進できるためである。このような好気性微生物としては、ジオバチスル属やバチルス属などが挙げられる。具体的には、ジオバチルス属の菌としてジオバチルス．サーモデニトリフィカンス（Geobacillus thermodenitrificans）、ジオバチルス．ステアロサーモフィルス（Geobacillus stearothermophilus）、ジオバチルス．コーストフィルス（Geobacillus kaustophilus）、ジオバチルス．サブテルラネンス（Geobacillus subterranens）、ジオバチルス．サーモルーボランス（Geobacillus thermoleovorans）、ジオバチルス．カルドキシオシリチカス（Geobacillus caldoxylosilyticas）などがある。また、バチルス属の菌としては、バチルスsp．TAT105（Bacillus sp. TAT105）、バチルスsp．TAT112（Bacillus sp. TAT112）などがある。中でも、ジオバチルス．サーモデニトリフィカンスやジオバチルス．カルドキシオシリチカスが好ましい。これらの好気性微生物は、1種のみを単独で使用しても良いし、２種以上を混合使用することもできる。

次に、発酵乾燥処理装置による有機廃棄物の処理について説明する。まず、所定量の有機廃棄物Ｗをバケット６２を使用して発酵槽４０内へ投入し、シャッタ４５を閉じて発酵槽４０内を気密状態にする。このとき、当然取出口４４もシャッタ４５で閉口されている。そして、各撹拌翼４７によって撹拌しながら、参考例と同様にして有機廃棄物Ｗを嫌気発酵させてバイオガスを回収する（図２参照）。このとき、送気ブロワ４１は駆動させていない。なお、油圧シリンダ５１を駆動させると、回転軸４６は一方向へ間歇的に軸回動する。各撹拌翼４７は、回動方向前方側に斜板４７ｂを有する略山型形状なので、平板状の攪拌翼よりも有機廃棄物Ｗの撹拌効率が高い。また、各通気孔４８は回動方向後方側に設けられ、且つ各通気孔４８の上方には鍔片４７ｄが設けられているので、有機廃棄物Ｗによって各通気孔４８が目詰まりし難い。

有機廃棄物Ｗを充分に嫌気発酵させたら、続いて発酵残渣を好気条件で発酵させて堆肥化する。そのために、嫌気発酵後、汲上ポンプ１８を停止させてから一旦投入口４２を開いて、好気性微生物を含む処理液又は菌床（種堆肥）を発酵槽４０内へ投入する。なお、好気性微生物の投入中も回転軸４６は駆動させておくと、均一に投入できる。そして、再度投入口４２を閉じたうえで、上下の送気ブロワ４１・４１を駆動させる。これにより、図３に示すように、発酵残渣が常時通気されながら好気発酵されることで堆肥化すると共に、乾燥もされる。詳しくは、回転軸４６へ供給された空気は、最下段及び下から２段目の撹拌翼４７の各通気孔４８から発酵槽４０内へ吹き出す。当該空気は、発酵残渣中を通過しながら発酵槽４０内を上方へ流動し、発酵残渣から生じた臭気や水蒸気と共に排気口４３から積極的に排気される。排気口４３から排気されたガスは、バイオフィルター３３を介して大気中へ放出される。なお、送気ブロワ４１から供給される空気は、回転軸４６周りを回転している撹拌翼４７から吹き出すので、発酵槽４０内の全体に亘って均一に通気できる。発酵残渣が好気発酵すると、４０〜８０℃程度まで昇温する（発酵処理工程）。このとき、発酵槽４０は断熱容器なので、昇温状態が良好に維持される。また、外気との温度差を遮断して結露水の発生も効果的に抑制できる。そして、発酵熱により昇温することで、発酵残渣中の水分蒸発が促進される。

本実施例の発酵槽４０によれば、発酵熱を水分蒸発に有効利用できるので、乾燥時間が短縮されると共に、エネルギーコストの大幅増加を避けることができる。しかも、装置自体は簡素な構造となっている。発酵処理及び乾燥処理が終了すると、取出口４４を開いて堆肥乾燥化された有機廃棄物を取り出す。この堆肥は、農業や園芸分野などで肥料や土壌改良材として再利用できる。

本実施例では、送風ブロワ４１を発酵槽４０の上下に設けたが、少なくとも回転軸４６の下端部に連結した１つの送風ブロワ４１を設けるのみでもよい。その他は参考例と同様なので、同じ部材に同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

１０・４０ 発酵槽
１１ 開閉扉
１２・４３ 排気口
１３ 換気窓
１５ 床板
１８ 汲上ポンプ
１９ 噴射ノズル
２２ 熱配管
２５ 濃度センサ
３０ 吸引ブロワ
３１ ガスパック
３２ コ・ジェネ発電機（ガスエンジン式発電機）
３３ バイオフィルター
３４ 排気管
３５ 三方弁
３６ 熱交換器
４１ 送気ブロワ
４６ 回転軸
４７ 撹拌翼
４８ 通気孔
５０ 機械室
６１ 投入ホッパー
６２ バケット
６３ バケットエレベータ
Ｇ 地面
Ｓ 処理液
Ｗ 有機廃棄物
Ｍ 浄化材

Claims (4)

1. 気密状態を保持可能な発酵槽と、有機廃棄物を嫌気発酵させてメタンを発生させるメタン生成細菌を含む処理液を、前記発酵槽の上部へ汲み上げる汲上ポンプと、該汲上ポンプによって汲み上げられた処理液を前記発酵槽の上部から噴射する噴射ノズルとを有し、前記発酵槽内で有機廃棄物を嫌気発酵させてバイオガスを得るための有機廃棄物処理装置であって、
   前記発酵槽の底壁から上方位置に、複数の細孔を有する床板を配設し、
   前記有機廃棄物は前記床板上に堆積されて発酵処理され、
   前記処理液は、前記床板の下方空間に貯留されており、
   前記発酵槽は、これの内部に軸回転可能に立設された回転軸と、該回転軸周りに設けられた撹拌翼とを備えるコンポ型の発酵槽であり、
   該発酵槽には、送気手段が連結されており、
   前記汲上ポンプを駆動しながら前記有機廃棄物を気密状態で嫌気発酵させた後、前記汲上ポンプを停止し、続いて前記送気手段を駆動しながら前記嫌気発酵後の発酵残渣をそのまま前記発酵槽内にて好気発酵処理が可能な有機廃棄物処理装置。
2. 前記回転軸は中空筒状であって、前記送気手段は前記回転軸の下端部に連結され、
   前記攪拌翼は、前記回転軸周りに上下複数段設けられており、
   前記複数段の攪拌翼のうち、少なくとも最下段の攪拌翼が中空とされたうえで、複数の通気孔が内外貫通状に穿設されており、
   前記発酵残渣を好気発酵する際、前記送気手段から送気された空気が、前記撹拌翼の通気孔を介して発酵槽の下部から送気される、請求項１に記載の有機廃棄物処理装置。
3. 前記撹拌翼は、回動方向前方側に斜板を有する略山型形状であり、
   前記通気孔は回動方向後方側に設けられ、
   該通気孔の上方には鍔片が設けられている、請求項２に記載の有機廃棄物処理装置。
4. 気密状態を保持可能な発酵槽と、有機廃棄物を嫌気発酵させてメタンを発生させるメタン生成細菌を含む処理液を前記発酵槽の上部へ汲み上げる汲上ポンプと、該汲上ポンプによって汲み上げられた処理液を前記発酵槽の上部から噴射する噴射ノズルと、前記発酵槽の底壁から上方位置に配設された複数の細孔を有する床板と、前記発酵槽に連結された送気手段とを有し、前記発酵槽は、これの内部に軸回転可能に立設された回転軸と、該回転軸周りに設けられた撹拌翼とを備えるコンポ型の発酵槽であり、前記処理液が前記床板の下方空間に貯留されている有機廃棄物処理装置によって、前記有機廃棄物を発酵処理する有機廃棄物の発酵処理方法であって、
   前記汲上ポンプを駆動しながら前記有機廃棄物を気密状態で嫌気発酵させた後、前記汲上ポンプを停止し、続いて前記送気手段を駆動しながら前記嫌気発酵後の発酵残渣をそのまま前記発酵槽内にて好気発酵処理する、有機廃棄物の発酵処理方法。
   

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