JP2742016B2 - 水分含有率の高い有機物をコンポスト化する方法及び装置 - Google Patents

水分含有率の高い有機物をコンポスト化する方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生ごみやヘドロなどの
ような水分を多量に含んだ有機物を乾燥、分解し、悪臭
を発散させることなくコンポスト化する方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】生ごみなど水分を含んだ有機廃棄物は、
その発生場所に於て分解、乾燥させてコンポスト化し、
体積及び重量を減らしてから、土壌改良剤などとして利
用することが望ましい。
【０００３】特に最近では食品加工場や、食堂などの調
理場、家庭の厨房などから出る生ごみを処理するに当た
って、自治体などに依存することなく、できるだけコン
ポスト化して利用することが望まれている。
【０００４】然しながら、従来公知の家庭用などのコン
ポスターは、処理すべき廃棄物に楊枝、割箸などの木質
のごみ、アルミホイルなど金属ごみ、プラスチック製の
使い捨ての食器類、小袋、フィルムなどのごみ、貝殻、
卵殻、骨など容易にコンポスト化できないものが混入す
ると醗酵処理に障害が生じるので、それらを予め除去し
ておく必要があり、かつ、有機物の醗酵に長期間を要す
る上、重量比で80％以上、95％前後の多量の水分をに含
んだ生ごみのような有機物はそのまゝでは都合良く醗酵
しないので、これをコンポスト化するには、予めその含
水量を65％前後に調節するため、例えば特開昭６１−２
８１０９１号公報で開示されたもののように、乾燥した
土、干草、藁、糠、新聞紙又はおが屑などの水分調整材
を40％以上混合し、表面をさらさらの状態としてから醗
酵菌を添加する必要があった。
【０００５】然しながら、このようなごみの事前選別は
困難であり、特に最近では、上記のような水分調整材を
入手することができなくなっている上、本来、可能な限
り減量すべき生ごみなどに、このような水分調整材を混
入し、増量することは、堆肥を大量に製造する場合は別
として、一般の家庭用、業務用などの生ごみ処理方法と
しては本末転倒の誹りを免れない。
【０００６】又、このような水分調整材は、醗酵が遅
く、コンポスト化に数年を要するものであるので、水田
等に使用すると浮上して、流亡し、水路を塞ぐなどの問
題を生じるものである。
【０００７】又、醗酵菌を利用する自然醗酵タイプのも
のでは、処理に長時間を必要とする上、温度の管理や切
り返しなどが難しく、都市部では特に強い悪臭を発生す
る魚介類の処理が困難であると言う問題がある。
【０００８】又、ヨーロッパなどで使用されている熱風
乾燥式のロータリーキルンは、含水率の高い日本の生ご
みの処理には適切でなく、上記の如き水分調整材を予め
大量に混入する必要がある上、特に残飯などの処理が困
難であり、更に、熱風乾燥方式であるため熱の損失が多
く、熱効率が悪いと言う問題があり、更に又、魚介類な
ど動物性の廃棄物は処理中に強い悪臭を発生するという
欠点もあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためなされたものであり、その目的とすると
ころは、80％以上の高い含水率を有し、かつ、醗酵しな
い骨や貝殻、割り箸や使い捨ての弁当箱などが多少混入
している生ごみを効率良く乾燥させ、その際発生する悪
臭を完全に処理すると共に、ゴミに付着している好気性
細菌を活性化し、効率良く醗酵を行わせ、生ごみの乾
燥、分解、殺菌を12時間程度の短時間内に完了させ、コ
ンポスト化し得る方法及び装置を提供することにある。
而して、上記の醗酵困難な夾雑物も、本発明方法による
ときは、処理工程中に脆くなり、細かく粉砕され、乾
燥、収縮するものである。
【００１０】
【課題を解決する手段】上記の目的は、処理槽内で、初
期含水率が80％以上98％以下の多量の水分を含む有機物
を、空気の供給下に１時間以上３時間以下の間、加熱、
攪拌、破砕しつゝ、常温から60℃以下の温度に保持して
粥状とし、好気性醗酵を行わせると共に、発生するガス
及び水蒸気を処理槽外に抽出して、含水率65％以下に脱
水、乾燥する醗酵分解工程と、醗酵分解生成物の温度
を、１時間以上６時間以内の間、60℃以上、 100℃以下
に保持し、醗酵分解生成物を熱分解すると共に、発生す
るガス及び水蒸気を処理槽外に抽出して、含水率45％以
下に脱水、乾燥する熱分解工程と、熱分解生成物の温度
を、１時間以上６時間以内の間、100 ℃以上、 135℃以
下に保持し、殺菌を行うと共に、発生するガス及び水蒸
気を処理槽外に抽出して、含水率30％以下に脱水、乾燥
する最終乾燥工程と、上記醗酵分解工程、熱分解工程及
び最終乾燥工程において発生し、処理槽外に抽出された
上記ガス及び水蒸気を貯水槽へ導き、貯水槽内の水に吸
収させると共に、この水にエァレーションを行って水中
に吸収された悪臭成分を好気性細菌により分解せしめる
悪臭除去工程と、から成る水分含有率の高い有機物をコ
ンポスト化する方法により達成できる。この処理時間
中、処理される材料の温度は、乾燥速度や含水率に応じ
て自動的に制御される。
【００１１】而して、この処理方法により重金属成分を
含む原料を処理する際には、予め、処理すべき有機物
に、その乾燥重量に対する重量％で８％以上12％以下の
生石灰を加えて70℃以上90℃以下の温度で15分以上１時
間以内の間、攪拌処理し、次いで公知の硫化物を添加し
て重金属を安定化処理しておくことが推奨される。
【００１２】又、上記のコンポスト化処理方法は、主体
部を覆うよう設けられた熱媒ジャケットと、処理すべき
有機物の投入口と、有機物投入口を気密に閉鎖し得る蓋
と、コンポスト取出口と、コンポスト取出口を気密に閉
鎖し得る扉と、通気制御バルブを具え処理槽内に外気を
導入し得る通気管と、内部のガスを外方に抽出し得る排
気管とを有する処理槽と、処理槽の熱媒ジャケット内の
熱媒を処理槽内容物の乾燥の進行度に応じて常温以上 1
35℃以下の温度範囲でシーケンス制御しつゝ、循環させ
る装置と、処理槽内で回転する縦向き回転軸に取り付け
られ、処理すべき有機物を処理槽内で破砕、攪拌し、粥
状となし得る回転羽根と、これと同軸の縦向き回転軸に
取り付けられ、処理すべき有機物を処理槽の中心から外
側に向かって撥ね飛ばすパルセータと、 上記回転羽根及
びパルセータの回転軸を回転させる装置と、上記処理槽
の下部に設けられ、処理槽内で発生するガスをその排気
管を通じて処理槽外に抽出し、エァレーション装置を備
えた貯水槽内の水に吸収させて悪臭成分を好気性細菌に
より分解せしめ、余剰のガスを消臭器を通じて大気中に
放出する悪臭除去装置と、上記の各構成要素の作動を制
御する装置と、から成る水分含有率の高い有機物を分解
乾燥し、コンポスト化する装置によって実行し得る。
【００１３】
【作用】上記の如き構成であると、被乾燥物が蛋白質を
分解しない加熱温度で効率良く攪拌され、醗酵、脱水、
乾燥されるので、良質のコンポストが得られるものであ
る。
【００１４】
【発明を実施するための最良の態様】本発明の要旨とす
るところは、含水率の高い生ごみ、例えば重量含水率90
〜98％の野菜屑、同85〜95％の残飯類などを、水分調整
材を用いることなく、短時間で乾燥、減量し、コンポス
ト化し得る方法及び装置を提供することにある。
【００１５】そのため、先ず第一工程の醗酵分解工程に
於いて、水分を多量に含む有機物を回転羽根付の処理槽
内に入れ、激しく攪拌、破砕しつゝ、空気の供給下に、
常温から60℃以下の範囲の温度に加熱し粥状とし、好気
性醗酵を行わせると共に、発生するガス及び水蒸気を処
理槽外に抽出して、脱水、乾燥する。
【００１６】この醗酵分解工程は、原料の量に応じて、
含水率が65％以下になるまで継続する。この所要時間は
処理される原料の量によるが、通常１時間乃至３時間程
度である。
【００１７】この処理工程のため、予め処理槽のジャケ
ットに温度80℃乃至135 ℃程度に加熱した熱媒を循環さ
せておき、所定量の原料有機物を処理槽内に装入し、処
理槽内の回転羽根を回転させ、原料を激しく攪拌、破砕
して、粥状とする。
【００１８】熱媒の温度は大幅に低下するが、これを所
定の時間経過後に大約60℃になるように加熱し、ジャケ
ット内を循環させる。この熱媒の温度は季節や処理すべ
き原料の含水率によるが、実験的に定め得る。
【００１９】この間、処理槽内に空気を供給しつゝ、発
生するガス及び水蒸気を抽出し、抽出した排気は、処理
槽の下部に設けられた水を満たした吸収槽に導き、洗浄
し、悪臭を伴うガスを吸収させてから、外気に放出す
る。
【００２０】各種のガスを吸収した水には、オゾン、塩
素などを供給して有機成分を分解、浄化し、再利用する
か、下水に放流する。有機物の温度が常温から60℃まで
に上昇する間に、好気性細菌により醗酵が行われ、同時
に、水蒸気の除去による脱水、乾燥が進行する。
【００２１】水分含有量が65％に近づくと、処理槽の内
容物は、次第に粥状態を脱して固形化し、団塊状又は顆
粒状となり始める。水分含有量が65％以下となる頃か
ら、必要に応じて熱媒の温度を高め、処理槽内の醗酵分
解生成物の温度を、60℃以上、 100℃以下に保持し、醗
酵分解生成物を熱分解すると共に、発生するガス及び水
蒸気を処理槽外に抽出して、脱水、乾燥を進行させ、含
水率を概ね45％以下に引き下げる。
【００２２】望ましい実施例に於いては、１時間以上６
時間以内の時間を掛けて、処理槽内の温度を、60℃から
順次 100℃迄高められる。この工程では、引続き回転羽
根による破砕と攪拌、発生ガスの抽出とその分解脱臭処
理が継続される。
【００２３】又、この工程に於いては、一般細菌と糸状
菌は死滅し、代わって好温性のセルローズ分解菌の繁殖
が始まり、それらにより二次醗酵が行われ、植物繊維質
が分解される。又、一方で、熱分解が行なわれる。
【００２４】次に、最終工程として、上記工程による熱
分解生成物を含水率30％以下に脱水、乾燥するため、そ
の温度を、１時間以上６時間以内の間、100 ℃以上、 1
35℃以下に保持し、殺菌を行うと共に、発生するガス及
び水蒸気を処理槽外に抽出する。而して、この乾燥工程
中は、処理槽内の圧力を減圧し、蒸気の発散を促進する
ことが望ましい。
【００２５】この工程に於て、被処理物を 135℃以上に
加熱しないのは、蛋白質を変成させないようにするため
である。又、加熱温度が100 ℃以下であると脱水、乾燥
に長時間を要するようになり、不経済である。而して、
この工程で、生ごみ中の害虫や病原菌は死滅するので、
清潔なコンポストが得られる。
【００２６】尚、処理すべき有機物が、例えば魚介類の
アラのように多量の油分を含むもののみであるときは、
事前にボイルして油分を除去しておくことが必要であ
る。但し、そのような高油脂性の生ごみでも、油分を含
まない残飯や野菜類が等量以上混入されているときは、
脱油処理の必要はない。又、動物の太い骨や、木質の廃
材、粗大ゴミなどは予め適宜の大きさに破砕しておくこ
とが望ましい。
【００２７】このうよな処理により得られるコンポスト
の性状は表１に示すようである。但し、表１中で、 魚介類は、低油脂の魚介類 残飯Ａは、米飯のみ 残飯Ｂは、（油分のない残飯及び野菜類60％）＋（油分
を含む魚介類40％） である。 コンポストの材料と性状対照表
【表１】
【００２８】又、処理槽内で発生する水蒸気は、多少共
悪臭成分を含有しているから、その脱臭処理が必要であ
る。そのため、処理槽内で発生した臭気を含む水蒸気
を、適宜の装置で外部に吸引し、洗浄して水として回収
すると共に、臭気成分を水に吸収させ、無臭成分のみを
外部に放出し、その洗浄汚染水を曝気処理して再利用す
るように構成する。
【００２９】尚、玉葱やニンニク臭などは、上記の方法
では処理が困難であるので、オゾン分解法などで処理し
て大気に放出することが推奨される。
【００３０】以下図面により、本発明の詳細を説明す
る。図１は本発明に係るコンポスターの一実施例を示す
説明図である。図中、１は熱媒ジャケット付の生ごみ処
理槽、２はその蓋、3 は回転羽根、４はパルセータ、５
はモータ、６は湿度計、７は温度検出器、８は熱媒、９
はヒートポンプ、10はそのヒートポンプ制御装置、11は
熱媒用温度検出器、12は貯水槽、13は水循環ポンプ、14
は処理槽排気用のエゼクタ、15は貯水槽ガス循環用エゼ
クタ、16はエァレーション用のエァポンプ、17はエァレ
ーション用のエァストーン、18は消臭器、19は制御盤、
20は通気制御バルブ、21は処理される生ごみである。
【００３１】生ごみ処理槽１は、オイルなどの熱媒８を
収容、循環させるジャケット付の円筒状の容器であり、
外気に通じる通気管及び排気管を有し、蓋２により気密
に密閉される。又、図示されていないが、その胴部の下
部には処理されたコンポストの取出口と、それを気密に
閉鎖する扉を有し、又、その内部には回転羽根３とパル
セータ４が縦向きの中心軸の周りに回転自在に設けられ
ている。
【００３２】熱媒８は、ヒートポンプ９とその制御装置
10により、予め定められたプログラムに従い、生ごみ処
理槽１の内容物の水分含有率や温度などに応じてその温
度をシーケンシャルに制御されるようになっており、か
つ、ヒートポンプ９に内蔵されている循環ポンプにより
生ごみ処理槽１のジャケット１ａ内を循環せしめられる
ので、生ごみ21はこの熱媒８により加熱される。
【００３３】生ごみ処理槽１内のパルセータ４は、図示
する如く、処理槽の底面に接するよう縦向きの回転軸に
取り付けられ、回転羽根３はその上方にパルセータ４と
同軸に設けられ、何れもモータ５により回転せしめられ
るようになっている。パルセータ４は生ごみ21をその処
理槽１の中心から外側に向かって撥ね飛ばし、回転羽根
３はその生ごみ21を破砕すると共に、生ごみ処理槽１の
内壁面から削ぎ落とし中心軸方向に押し戻し得るように
構成することが望ましい。また、回転羽根３のほかにパ
ルセータ４を設けたことにより、回転羽根のみの場合に
比べて処理効率が大幅に向上する。
【００３４】又、図では、回転羽根３とパルセータ４と
を共通の一軸で駆動するようにしてあるが、例えば二重
管軸などを用いて互いに独立に駆動するようにすること
も推奨される。何れにせよ、これらの回転羽根３とパル
セータ４とにより、水分含有率の高い生ごみ21は粉砕さ
れ、加熱されて粥状となる。
【００３５】ヒートポンプ９及びそのヒートポンプ制御
装置10は、処理槽１の熱媒ジャケット内の熱媒８を処理
槽内容物の乾燥の進行度に応じて40℃以上 135℃以下の
温度範囲でシーケンス制御しつゝ、循環させる。
【００３６】熱媒８の温度は70℃以上135 ℃板の予め定
められた温度、望ましくは、75℃〜80℃程度に加熱さ
れ、これにより生ごみ21も、常温から65℃まで緩やかに
加熱され、水分の蒸発が行われ、さらに温度が65℃を越
えて高められる。
【００３７】処理槽１の内容物の含水率が低下すると、
熱媒との温度差が一定であると、次第に内容物の温度上
昇速度が速くなる。尚、この工程中は、通気制御バルブ
20を絞り、後述する処理槽排気用のエゼクタ14を作動さ
せて処理槽１内の内圧を下げ、水分の蒸発を促進するこ
とが推奨される。
【００３８】而して、この発生蒸気は、相当の悪臭を伴
っているので、その脱臭が必要である。そのため、図示
する如く、処理槽１の下部に貯水槽12を設けると共に、
その貯水槽12内の水を水循環ポンプ13でエゼクタ14に供
給し、生ごみ処理槽１の上部の蒸気を吸引し、貯水槽12
内に導いて水に吸収させ、次いでエァポンプ16により外
気を吸引し、貯水槽12の下部に設けたエァストーン17に
供給し、エァレーションを行って、水中に吸収された悪
臭成分を好気性細菌により分解せしめる。
【００３９】尚、貯水槽12内に設けられている12ａ、12
ｂはバッファである。又、貯水槽12の上部のガスの一部
は貯水槽ガス循環用エゼクタ15により吸引され、再び貯
水槽12内の水中に戻されるが、余剰のガスは、吸着剤を
充填してある消臭器18を通じて大気中に放出される。
【００４０】生ごみ処理槽１の内容物の脱水、乾燥が進
み、その水分含有率が予め定められた値、望ましくは30
〜10％程度に低下すると、コンポスト化は完了する。而
して、本発明によるときは、家庭用の生ごみ処理に用い
られる処理量2.5 kgのもので約３時間、100 kgのもので
約６時間、大型の2500kgのもので約12時間でコンポスト
化が完了する。
【００４１】各種の原料を用いて、本発明方法により製
造したコンポストの組成を表２に示す。 この表から、
本発明方法により製造されたコンポストが、土壌改良材
として優れた組成を有することが知られる。
【表２】
【００４２】
【発明の効果】本発明は叙上の如く構成されるので、本
発明によるときは、水分含有率の高い生ごみなどを家庭
等において効率良く脱水、醗酵、乾燥し、コンポスト化
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンポスターの一実施例を示す説
明図である。
【符号の説明】
１・・・・・生ごみ処理槽 ２・・・・・蓋 ３・・・・・回転羽根 ４・・・・・パルセータ ５・・・・・モータ ６・・・・・湿度計 ７・・・・・温度検出器 ８・・・・・熱媒 ９・・・・・ヒートポンプ 10・・・・・ヒートポンプ制御装置 11・・・・・熱媒用温度検出器 12・・・・・貯水槽 13・・・・・水循環ポンプ 14・・・・・エゼクタ 15・・・・・貯水槽ガス循環用エゼクタ 16・・・・・エァポンプ 17・・・・・エァストーン 18・・・・・消臭器 19・・・・・制御盤 20・・・・・通気制御バルブ 21・・・・・生ごみ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】処理槽内で、初期含水率が80％以上98％以
    下の多量の水分を含む有機物を、空気の供給下に１時間
    以上３時間以下の間、加熱、攪拌、破砕しつゝ、常温か
    ら60℃以下の温度に保持して粥状とし、好気性醗酵を行
    わせると共に、発生するガス及び水蒸気を処理槽外に抽
    出して、含水率65％以下に脱水、乾燥する醗酵分解工程
    と、 醗酵分解生成物の温度を、１時間以上６時間以内の間、
    60℃以上、 100℃以下に保持し、醗酵分解生成物を熱分
    解すると共に、発生するガス及び水蒸気を処理槽外に抽
    出して、含水率45％以下に脱水、乾燥する熱分解工程
    と、 熱分解生成物の温度を、１時間以上６時間以内の間、10
    0 ℃以上、 135℃以下に保持し、殺菌を行うと共に、発
    生するガス及び水蒸気を処理槽外に抽出して、含水率30
    ％以下に脱水、乾燥する最終乾燥工程と、上記醗酵分解工程、熱分解工程及び最終乾燥工程におい
    て発生し、処理槽外に抽出された上記ガス及び水蒸気を
    貯水槽へ導き、貯水槽内の水に吸収させると共に、この
    水にエァレーションを行って水中に吸収された悪臭成分
    を好気性細菌により分解せしめる悪臭除去工程と、 から成る水分含有率の高い有機物をコンポスト化する方
    法。
  2. 【請求項２】主体部を覆うよう設けられた熱媒ジャケッ
    トと、処理すべき有機物の投入口と、有機物投入口を気
    密に閉鎖し得る蓋と、コンポスト取出口と、コンポスト
    取出口を気密に閉鎖し得る扉と、通気制御バルブ（20）
    を具え処理槽（１）内に外気を導入し得る通気管と、内
    部のガスを外方に抽出し得る排気管とを有する処理槽
    （１）と、 処理槽（１）の熱媒ジャケット内の熱媒（８）を処理槽
    内容物の乾燥の進行度に応じて常温以上 135℃以下の温
    度範囲でシーケンス制御しつゝ、循環させる装置（９）
    と、 処理槽（１）内で回転する縦向き回転軸に取り付けら
    れ、処理すべき有機物（21）を処理槽（１）内で破砕、
    攪拌し、粥状となし得る回転羽根（３）と、これ と同軸
    の縦向き回転軸に取り付けられ、処理すべき有機物（2
    1）を処理槽（１）の中心から外側に向かって撥ね飛ば
    すパルセータ（４）と、 上記 回転羽根（３）及びパルセータ（４）の回転軸を回
    転させる装置（５）と、上記処理槽（１）の下部に設けられ、 処理槽（１）内で
    発生するガスをその排気管を通じて処理槽（１）外に抽
    出し、エァレーション装置（16、17）を備えた貯水槽
    （12）内の水に吸収させて悪臭成分を好気性細菌により
    分解せしめ、余剰のガスを消臭器（18）を通じて大気中
    に放出する悪臭除去装置（12、13、14、15、16、17、1
    8）と、 上記の各構成要素の作動を制御する装置（19）と、 から成る水分含有率の高い有機物を分解乾燥し、コンポ
    スト化する装置。
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