(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
夾雑物が混入する有機性廃棄物を貯留槽で攪拌混合し、この貯留槽で混合攪拌された前記有機性廃棄物の一部を循環手段にて前記貯留槽に循環させるとともに、残りの一部をメタン発酵処理する有機性廃棄物処理方法であって、
前記循環手段にて前記有機性廃棄物を循環させる際に、この有機性廃棄物の含水率が８５％〜９０％程度となるように水を添加するとともに、この有機性廃棄物から前記夾雑物を除去した後に、この水が添加されて夾雑物が除去された前記有機性廃棄物を前記貯留槽で再び攪拌混合して調質しつつ、前記有機性廃棄物を循環する際に除去する夾雑物を洗浄して得られる洗浄排水を前記水として添加する
ことを特徴とする有機性廃棄物処理方法。
【請求項２】
循環は、攪拌混合されている有機性廃棄物を貯留槽の下部から引き抜いて新たな有機性廃棄物が投入される前記貯留槽の上部に返送する
ことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項３】
夾雑物の除去は、メタン発酵処理する前にする
ことを特徴とする請求項１または２記載の有機性廃棄物処理方法。
【請求項４】
夾雑物が混入する有機性廃棄物を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽に設けられ前記有機性廃棄物を攪拌混合する攪拌手段と、
前記貯留槽で攪拌混合された前記有機性廃棄物の一部を前記貯留槽に循環する循環手段と、
この循環手段にて循環される前記有機性廃棄物に水を添加する水供給手段と、
この水供給手段にて水が添加された有機性廃棄物から夾雑物を除去する夾雑物除去手段と、
この夾雑物除去手段にて除去した夾雑物を洗浄する洗浄手段を具備し、
前記循環手段にて前記有機性廃棄物を循環させる際に、この有機性廃棄物の含水率が８５％〜９０％程度となるように前記水供給手段にて水が添加させるとともに、この有機性廃棄物から前記夾雑物が前記夾雑物除去手段にて除去した後に、この水が添加されて夾雑物が除去された前記有機性廃棄物を前記貯留槽で再び攪拌混合させて調質させつつ、前記有機性廃棄物を循環する際に除去する夾雑物を洗浄手段で洗浄させて得られる洗浄排水を前記水として前記水供給手段にて添加させる
ことを特徴とする有機性廃棄物処理装置。
【請求項５】
貯留槽は、有機性廃棄物が投入される投入口を上部に開口し、
循環手段は、前記貯留槽の底部から前記有機性廃棄物を引き抜き、この引き抜いた有機性廃棄物を前記貯留槽の上部に返送する
ことを特徴とした請求項４記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項６】
貯留槽に投入する有機性廃棄物から夾雑物を除去する除渣手段を具備した
ことを特徴とする請求項４または５記載の有機性廃棄物処理装置。
【請求項７】
貯留槽は、調質された有機性廃棄物を排出する排出口を開口し、
夾雑物除去手段は、前記排出口を閉塞するスクリーンを備えた
ことを特徴とする請求項４ないし６いずれか一記載の有機性廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物をメタン発酵処理するために所定の水分量に調質する有機性廃棄物処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厨芥や生ゴミ、水産加工廃棄物、屎尿、下水汚泥、浄化槽汚泥などの有機性廃棄物をメタン発酵処理する際には、効率よくメタン発酵処理するために、あらかじめ所定の水分量、例えば水分量が８５％〜９０％程度となるように、あらかじめ有機性廃棄物に水を添加しつつ攪拌混合して、可溶化率が８５％以上のスラリ状に調質する必要がある。
【０００３】
すなわち、従来のメタン発酵処理の前処理である有機性廃棄物の処理は、例えば図１０に示すように、厨芥などの有機性廃棄物を供給コンベヤ31によりハンマーミルなどの破砕装置32に搬送し、この破砕装置32にて破砕した有機性廃棄物をコンベヤ33にてトロンメルなどの分別装置34に搬送して軽質の夾雑物を除去した後、搬送コンベヤ35にて垂下型攪拌翼を有した攪拌装置36を備えた調質槽37に搬送し、水分を適宜添加しつつ攪拌混合して調質し、調質した有機性廃棄物を搬送ポンプ38にてメタン発酵槽へ搬出する構成、あるいは、図１２に示すように、供給コンベヤ41にて搬送された有機性廃棄物をスクリューミルなどの破砕装置42にて破砕し、この破砕された有機性廃棄物を搬送コンベヤ43にてパルパ型攪拌装置44を備えた調質槽45に搬送し、水分を適宜添加しつつ攪拌混合して調質し、調質した有機性廃棄物を搬送ポンプ46にてメタン発酵槽へ搬出する構成など、各種方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した厨芥や生ゴミなどのような有機性廃棄物には、ビニール袋やスチロール皿、紙などの軽質の夾雑物および金属片やガラス片、小石、貝殻などの重質の夾雑物が混入する。この混入する夾雑物により、有機性廃棄物を処理する工程中に閉塞したり、搬送装置を損傷したり、メタン発酵処理効率が低下するなどの問題がある。そこで、上述した図１０および図１２に示す従来の各種処理において、メタン発酵処理する前にあらかじめ夾雑物を除去している。
【０００５】
このため、従来の各種処理においては、有機性廃棄物を攪拌混合しつつ水を添加して調質する際、有機性廃棄物を調質する槽の容積に対応して回分処理しなければならず、順次連続的に効率よく有機性廃棄物を処理できない問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、夾雑物が混入する有機性廃棄物を連続的に効率よく調質でき容易に小型化できる有機性廃棄物処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の有機性廃棄物処理方法は、夾雑物が混入する有機性廃棄物を貯留槽で攪拌混合し、この貯留槽で混合攪拌された前記有機性廃棄物の一部を循環手段にて前記貯留槽に循環させるとともに、残りの一部をメタン発酵処理する有機性廃棄物処理方法であって、前記循環手段にて前記有機性廃棄物を循環させる際に、この有機性廃棄物の含水率が８５％〜９０％程度となるように水を添加するとともに、この有機性廃棄物から前記夾雑物を除去した後に、この水が添加されて夾雑物が除去された前記有機性廃棄物を前記貯留槽で再び攪拌混合して調質しつつ、前記有機性廃棄物を循環する際に除去する夾雑物を洗浄して得られる洗浄排水を前記水として添加するものである。
【０００８】
そして、夾雑物が混入する有機性廃棄物を貯留槽で攪拌混合し、この貯留槽で混合攪拌された有機性廃棄物の一部を循環手段にて貯留槽に循環させる際に、この有機性廃棄物の含水率が８５％〜９０％程度となるように水を添加するとともに、この有機性廃棄物から前記夾雑物を除去した後に、この水が添加されて夾雑物が除去された有機性廃棄物を貯留槽で再び攪拌混合して調質するので、順次有機性廃棄物が投入されても短時間で略均一に調質されるので、例えば調質するための容積が大きい槽を用いて順次投入される有機性廃棄物を長時間滞留させて略均一に調質する必要がなく、連続的に効率よく有機性廃棄物の調質が可能となるとともに、略均一な組成に調質するまでの時間を短縮でき、処理効率を向上できる。さらに、有機性廃棄物を調質する前に夾雑物を除去するため、調質の際の攪拌混合および循環のためのエネルギが損失なく有機性廃棄物の調質に利用され、効率よく調質できる。また、添加する水として、有機性廃棄物を循環する際に除去する夾雑物を洗浄して得られる洗浄排水を用いるため、洗浄排水を別途処理する工程が不要となり、夾雑物に付着して除去された有機性廃棄物が洗浄排水として系外に排出されることなく効率よくメタン発酵処理されるとともに、水が有効利用され、処理効率が向上する。
【０００９】
請求項２記載の有機性廃棄物処理方法は、請求項１記載の有機性廃棄物処理方法において、循環は、攪拌混合されている有機性廃棄物を貯留槽の下部から引き抜いて新たな有機性廃棄物が投入される前記貯留槽の上部に返送するものである。
【００１０】
そして、攪拌混合されている有機性廃棄物を貯留槽の下部から引き抜いて新たに有機性廃棄物が投入される貯留槽の上部に返送して循環するため、略均一な調質が短時間で容易となる。
【００１１】
請求項３記載の有機性廃棄物処理方法は、請求項１または２記載の有機性廃棄物処理方法において、夾雑物の除去は、メタン発酵処理する前にするものである。
【００１２】
そして、メタン発酵処理する前に夾雑物を除去するため、調質により有機性廃棄物と夾雑物との分離性が増大している状態となっており、夾雑物が効率よく容易に除去可能で、後段でのメタン発酵処理のためのエネルギが損失なくメタン発酵処理に利用されるとともにメタン発酵処理の負荷が低減し、メタン発酵処理の効率が向上する。
【００１３】
請求項４記載の有機性廃棄物処理装置は、夾雑物が混入する有機性廃棄物を貯留する貯留槽と、前記貯留槽に設けられ前記有機性廃棄物を攪拌混合する攪拌手段と、前記貯留槽で攪拌混合された前記有機性廃棄物の一部を前記貯留槽に循環する循環手段と、この循環手段にて循環される前記有機性廃棄物に水を添加する水供給手段と、この水供給手段にて水が添加された有機性廃棄物から夾雑物を除去する夾雑物除去手段と、この夾雑物除去手段にて除去した夾雑物を洗浄する洗浄手段を具備し、前記循環手段にて前記有機性廃棄物を循環させる際に、この有機性廃棄物の含水率が８５％〜９０％程度となるように前記水供給手段にて水が添加させるとともに、この有機性廃棄物から前記夾雑物が前記夾雑物除去手段にて除去した後に、この水が添加されて夾雑物が除去された前記有機性廃棄物を前記貯留槽で再び攪拌混合させて調質させつつ、前記有機性廃棄物を循環する際に除去する夾雑物を洗浄手段で洗浄させて得られる洗浄排水を前記水として前記水供給手段にて添加させるものである。
【００１４】
そして、夾雑物が混入する有機性廃棄物を貯留槽に貯留させて攪拌手段にて攪拌混合し、この貯留槽で混合攪拌された有機性廃棄物の一部を循環手段にて貯留槽に循環させる際に、この有機性廃棄物の含水率が８５％〜９０％程度となるように水供給手段にて水を添加するとともに、この有機性廃棄物から前記夾雑物を夾雑物除去手段にて除去した後に、この水が添加されて夾雑物が除去された有機性廃棄物を貯留槽で再び攪拌混合して調質させるので、順次有機性廃棄物が投入されても短時間で略均一に調質されるので、例えば調質するための容積が大きい槽を用いて順次投入される有機性廃棄物を長時間滞留させて略均一に調質する必要がなく、連続的に効率よく有機性廃棄物の調質が可能となるとともに、略均一な組成に調質するまでの時間を短縮でき、処理効率を向上できる。さらに、有機性廃棄物を調質する前に夾雑物を除去するため、調質の際の攪拌混合および循環のためのエネルギが損失なく有機性廃棄物の調質に利用され、効率よく調質できる。また、水供給手段は、洗浄手段にて除去した夾雑物を洗浄して生じる洗浄排水を水として利用するため、洗浄排水を別途処理する工程が不要となり、夾雑物に付着して除去された有機性廃棄物が洗浄排水として系外に排出されることなく効率よく処理されるとともに、水が有効利用され、処理効率が向上する。
【００１５】
請求項５記載の有機性廃棄物処理装置は、請求項４記載の有機性廃棄物処理装置において、貯留槽は、有機性廃棄物が投入される投入口を上部に開口し、循環手段は、前記貯留槽の底部から前記有機性廃棄物を引き抜き、この引き抜いた有機性廃棄物を前記貯留槽の上部に返送するものである。
【００１６】
そして、上部に有機性廃棄物が投入される投入口を開口する循環手段を貯留槽の底部から有機性廃棄物を引き抜いて貯留槽の有機性廃棄物が投入される投入口を開口する上部に返送するため、略均一な調質が短時間で容易となる。
【００１７】
請求項６記載の有機性廃棄物処理装置は、請求項４または５記載の有機性廃棄物処理装置において、貯留槽に投入する有機性廃棄物から夾雑物を除去する除渣手段を具備したものである。
【００１８】
そして、貯留槽に投入する有機性廃棄物を除渣手段にてあらかじめ夾雑物を除去するため、調質の際の攪拌手段による攪拌混合および循環手段による循環のためのエネルギが損失なく有機性廃棄物の調質に利用され、効率よく調質できる。
【００１９】
請求項７記載の有機性廃棄物処理装置は、請求項４ないし６いずれか一記載の有機性廃棄物処理装置において、貯留槽は、調質された有機性廃棄物を排出する排出口を開口し、夾雑物除去手段は、前記排出口を閉塞するスクリーンを備えたものである。
【００２０】
そして、調質された有機性廃棄物を排出する排出口を閉塞して夾雑物除去手段のスクリーンを設けたため、調質した有機性廃棄物を搬出する際にスクリーンにて混入する夾雑物が除去され、装置の小型化が図れる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有機性廃棄物処理装置の実施の一形態の構成を図面を参照して説明する。
【００２２】
図２において、１は破砕手段としての破砕装置で、この破砕装置１は、有機性廃棄物、すなわち、生ゴミなどの厨芥廃棄物、屎尿や浄化槽汚泥などの屎尿系排水、食品加工汚泥などの有機性の産業廃棄物、集落排水、下水汚泥、家畜糞尿などの有機物を含有する廃棄物を破砕する図示しない二軸式破砕機を備えている。この二軸式破砕機は、例えば２cm〜４cmのピッチで一体に複数設けた破砕刃を軸方向で重ね合わさるように一対の回転軸を有するように設定されている。すなわち、破砕刃のピッチが２cmより幅狭の場合、ビニール物やスチロール容器、プラスチック物、紙などの軽質の夾雑物と生ゴミである野菜屑などの有機物との形状が近似し、後工程での夾雑物と有機性廃棄物との固液分離性が低下し、処理効率が低下する。また、破砕刃のピッチが４cmより幅広の場合、根菜類などの有機性の廃棄物の破砕状態が不十分となり、後工程での調質性が低下するため、破砕刃のピッチを２cm以上４cm以下に設定する。
【００２３】
そして、二軸式破砕機は、有機性廃棄物を破砕することにより、有機物を２cm〜４cm程度に破砕し、ビニール物やプラスチック物などの軽質の夾雑物をこれより若干大きな紐状に破砕する。
【００２４】
また、二軸式破砕機には、除渣手段としての分別装置２であるトロンメルが接続されている。このトロンメルは、内周側に二軸式破砕機にて破砕された有機性廃棄物が投入される略円筒状で、例えば二軸式破砕機の破砕の際のピッチ寸法である目幅寸法より若干大きい２cm〜８cmの目幅寸法で通孔が複数設けられている。さらに、軸方向が水平方向に対して約２°〜１０°傾いて配設されている。そして、トロンメルは、破砕された有機性廃棄物を、通孔を通過できないスチロールトレイ片やプラスチック片、ビニール片などの重量が軽い紐状に破砕された軽質の夾雑物と、通孔を通過する破砕された野菜屑などの重量が重い破砕物とに分離する。
【００２５】
なお、トロンメルの目幅寸法が２cmより小さいと、粉砕された有機性廃棄物のほとんどが夾雑物として排出され、後工程でメタン発酵処理するための有機物が得られなくなる。また、目幅寸法が８cmより大きくなると、紐状となったビニール片などの軽量の夾雑物まで通孔を通過して、夾雑物を分離除去除去できなくなるため、目幅寸法を２cm〜８cmに設定する。さらに、傾きが２°より小さいと、順次投入された破砕された有機性廃棄物がトロンメルの内周側を移動できなくなり、夾雑物と破砕物とに分離できなくなる。また、傾きが１０°より大きいと、傾斜が急となり、内周側に投入された有機性廃棄物が直ちに通過して、夾雑物と破砕物とほとんど分離できずに夾雑物として排出されるため、傾きを２°〜１０°に設定する。
【００２６】
そして、トロンメルは、略円筒状で内周面に突出する部材がない簡単な構成であるため、内周側を通過する破砕物が突出する部材に引っ掛かり、通孔が閉塞されて夾雑物と破砕物との分離性が低下したり、内周側の通過性が損なわれて処理効率が低下するなどを防止できるとともに、引っ掛かった破砕物による悪臭の発生や蛆などの害虫の発生を抑制できる。なお、除去された夾雑物は、例えば固形燃料などに加工される。
【００２７】
さらに、トロンメルには、有機性廃棄物を貯留して調質物に調質する貯留槽である調質手段としての調質槽３が接続されている。そして、この調質槽３には、図１に示すように、投入された破砕物を所定の可溶化率、例えば可溶化率を８５％以上に攪拌混合する攪拌手段としての例えば２〜１０kw／ｍ３の攪拌能力を有し攪拌抵抗が大きい場合でも攪拌できるパルパ式攪拌装置であるパルパ型スクリュー攪拌機４が１基設けられているとともに、投入された破砕物を加温する図示しない加温手段が設けられている。
【００２８】
なお、可溶化率は、１０mmメッシュ篩を通過する割合で、可溶化率が８５％より小さくなると、後段のメタン発酵処理の際に分解されてメタンを生成する有機物であるＣＯＤに起因する有機物の量が大きく減少し、効率よくメタン発酵処理できなくなるためである。また、加温手段は、設けなくてもよいが、調質の際に酸発酵を進行させて後工程でのメタン発酵処理の効率を向上させるために設けるとよい。
【００２９】
そして、この調質槽３の上部には、軽質の夾雑物が除去された破砕物が投入される図示しない投入口が開口形成されている。さらに、調質槽３の底部には、例えば破砕物が３０分以上加温しつつ攪拌混合され、加温により酸発酵が若干進行し、攪拌により破砕物が裁断されてスラリ状に調整されて内部に貯留する調質物５を排出する図示しない排出口が開口形成されている。そして、この排出口には、第１の開閉弁６を備えた排出路としての移送管７が、軸方向を水平方向に対して約３０度傾斜し、かつ、調質槽３内の調質物を渦状に自重による自然落下にて排出するように調質槽３の底部の周面に対して略接線方向に沿って接続されている。
【００３０】
また、移送管７の下端には、夾雑物除去手段としての略円筒形状の分離槽８が接続されている。この移送管７と分離槽８との接続は、移送管７の軸方向が分離槽８の周面の略接線方向に沿い、かつ、調質槽３から排出する調質物５の渦流方向に分離槽８内に渦状に流入するように、移送管７が分離槽８の周面上部に接続されている。
【００３１】
そして、分離槽８の底部には、下方にしたがって縮径する漏斗状の沈殿部９が設けられている。また、分離槽８には、水を供給する洗浄手段の洗浄水供給管10が接続されている。この洗浄水供給管10は二股に分岐され、一方が流入した調質物５に渦流方向に沿って水を供給して洗浄するように分離槽８の中間部に接線方向に接続され、他方が沈殿部９に沈殿した調質物５中に混入するガラス片や金属片、小石、貝殻などの重量の重い重質の夾雑物に渦流方向に沿って水を供給して洗浄するように沈殿部９に接線方向に接続されている。そして、沈殿部９の底部には、第２の開閉弁11を備えた夾雑物排出管12が接続されている。なお、除去された夾雑物は、建材などに加工されたり、埋め立てられる。
【００３２】
また、分離槽８には、第３の開閉弁14および搬出ポンプ15を備えた搬出管16が接続されている。この搬出管16は、一端が分離槽８の内部略中央に開口し、他端が外部に導出して設けられ、調質物５から夾雑物が沈殿分離された上澄み分である調質液を分離槽８外に搬出する。なお、この搬出管16は、分離槽８の沈殿部９より上方において、分離槽８の上端部から下方に２／３以下、好ましくは２／３の位置に一端が開口する。すなわち、沈殿部９に沈殿する夾雑物を巻き込むことなく調質液を排出できるとともに、移送管７から渦状に流入する調質物５から夾雑物が十分に沈殿分離する位置に、搬出管16の一端を接続する。
【００３３】
さらに、搬出管16には、一端が第３の開閉弁14および搬出ポンプ15の間に位置して接続され、他端が調質槽３の投入口に連通して接続する循環ポンプ18を備えた循環管19が接続されている。そして、調質槽３の移送管７、分離槽８、搬出管16および循環管19にて、調質液を調質槽３に返送して循環させる循環手段20が構成されている。なお、この調質液の循環は、流速が０．５ｍ／秒以下となるようにする。すなわち、循環流速が０．５ｍ／秒より速くなると、重質の夾雑物の除去率が大きく低減してしまうためである。
【００３４】
このとき、循環ポンプ18として例えば２軸ロータリーポンプなどを用いて循環させる調質液を搬送しつつ破砕する構成のものを用いるなど、循環手段20に破砕する構成が設けられている。この構成によれば、略均一な組成のスラリ状の調質物５に調質するまでの時間を短縮でき、処理効率を向上できる。
【００３５】
また、循環手段20を構成する循環管19には、循環される調質液に水を添加して所定の水分量、例えば含水率が８５％〜９０％となるように水を供給する水供給手段としての水供給管21が接続されている。なお、含水率が８５％より少なくなると攪拌および後工程への搬送が困難となるとともにメタン発酵の際の有機物の分解性が低下し、含水率が９０％より多くなると濃度が低下して後工程でのメタン発酵の効率が低下するため、含水率を約８５％〜約９０％程度に設定する。
【００３６】
そして、搬出管16には、循環手段20にて循環されない調整液をメタン発酵処理するための図示しないメタン発酵槽に接続されている。
【００３７】
次に、上記実施の形態の動作を図面を参照して説明する。
【００３８】
まず、収集された有機性廃棄物は、破砕装置１の二軸式破砕機にて約２cm〜４cm程度まで破砕される。なお、有機性廃棄物中の野菜屑などの有機物は２cm〜４cm程度に破砕され、ビニール物やプラスチック物などの軽量の夾雑物はこれより若干大きな紐状に破砕される。
【００３９】
そして、この破砕された有機性廃棄物は、分別装置２のトロンメルに順次投入され、特に紐状に破砕された重量の軽い軽質の夾雑物はトロンメルの通孔を通過できず、夾雑物としてトロンメルの内周側から排出され、２cm〜４cm程度に破砕された有機物は通孔を通過して破砕物として回収され、夾雑物と破砕物とに分離される。なお、夾雑物は、別途固形燃料などに加工されたり、焼却処分される。
【００４０】
さらに、破砕物は、調質槽３内に循環された調質液とともに順次投入され、可溶化率が約８５％以上となるように、例えば３０分以上図示しない加温手段にて加温されつつパルパ型スクリュー攪拌機４にて攪拌混合され、スラリ状の調質物５に調質される。
【００４１】
次に、調質物５は、順次自重により調質槽３から渦巻き状に排出口から排出され、順次移送管７を介して分離槽８に渦巻き状に流入する。この調質物５の渦流により、重量の重い重質の夾雑物が分離槽８の内周面に槽用に外周側に位置し、残存する重量の軽い軽量の夾雑物や有機物を中心側に位置する状態となり、重質の夾雑物は次第に分離槽８の底部の沈殿部９に沈殿し、有機物および軽質の夾雑物は渦の中心部分で渦流を形成する。
【００４２】
そして、適宜洗浄手段の洗浄水供給管10から水が渦流方向に沿って供給されて沈殿部９に沈殿する重質の夾雑物を洗浄して付着する有機物や軽質の夾雑物を洗い流して渦流中に巻き上げるとともに、付着する有機物と軽質の夾雑物とを分離する。なお、この洗浄水として供給される水は、上述した所定の含水率の範囲内となるように供給される。そして、沈殿部９に沈殿した重質の夾雑物は、第２の開閉弁11の開成により夾雑物排出管12を介して排出され、別途建材などとして利用したり、埋め立てたりする。
【００４３】
さらに、渦流を形成する上澄み液である調質液は、搬出ポンプ15の駆動により順次搬出管16から分離槽８外に搬出され、一部は循環ポンプ18の駆動にて循環管19を介して順次調質槽３に返送されて循環され、残りは順次メタン発酵槽に搬送されてメタン発酵処理される。
【００４４】
そして、循環管19を介して循環される調質液は、水供給管21から上述した所定の含水率となる調質液に調質されるように水が適宜供給される。
【００４５】
次に、上記実施の形態の作用を図面を参照して説明する。
【００４６】
まず、破砕刃のピッチが２cmの二軸式破砕機にて有機性廃棄物である給食センター及び仕出し屋から入手した厨芥を破砕して破砕物とし、この破砕物を容積が約４．５ｍ３の調質槽３に投入し、含水率が８５％となるように水を添加して５kw／ｍ３の攪拌能力を有するパルパ型スクリュー攪拌機４にて適宜攪拌し、可溶化率の異なる調質物５を調質した。その結果を表１および図３に示す。
【００４７】
【表１】
0003710938.tif 000002
【００４８】
これら表１および図３に示す結果から、可溶化率が７５％を越えると急激にＣＯＤＣｒ回収率が増大し、可溶化率が８５％より高くなってもあまりＣＯＤＣｒ回収率が変わらない状態となった。そして、メタン発酵処理において、分解生成されるメタンガスは、０．３５リットル（ＣＨ４）／ｇＣＯＤＣｒでＣＯＤ量により生成量がほぼ決定する。このため、ＣＯＤＣｒ回収率の上昇が望めなくなる可溶化率が８５％以上とすることにより、効率よくメタン発酵処理できることがわかる。
【００４９】
また、調質の際の攪拌混合として、従来の垂下型スクリュー撹拌機とパルパ型スクリュー攪拌機４とを用い、同程度の可溶化率となるまでの時間を測定した。その結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
0003710938.tif 000003
【００５１】
この表２に示す結果から、パルパ型スクリュー攪拌機４を用いた場合の方が短時間で良好な可溶化率の調質物５に調質でき、さらに循環させた方がさらに短時間で調質できることがわかる。
【００５２】
そして、パルパ型スクリュー撹拌機４と循環との関係を、表３および図４に示す。
【００５３】
【表３】
0003710938.tif 000004
【００５４】
これら表３および図４に示す結果から、同一のパルパ型スクリュー撹拌機４を用いて攪拌混合しても、循環しない場合には攪拌時間が経過するにしたがって略一様に可溶化率が増大するが、本実施例の循環する場合には攪拌時間が３０分までは攪拌時間が経過するにしたがって可溶化率が大きく増大して３０分を越えるとあまり可溶化率の増大が認められなくなった。したがって、３０分以上循環しつつパルパ型スクリュー撹拌機４にて攪拌混合することにより、良好な可溶化率の調質物５に調質できることがわかる。
【００５５】
一方、ドラムスクリーンにて特に重質の夾雑物を除去する際のドラムスクリーンへの調質物５の流入速度と夾雑物の除去率との関係について測定した。その結果を表４および図５に示す。
【００５６】
【表４】
0003710938.tif 000005
【００５７】
これら表４および図５に示す結果から、循環する場合の夾雑物の除去率が循環しない場合に比して十数％以上良好であるとともに、流入速度が０．５ｍ／秒を越えると急激に夾雑物の除去率が低下することがわかった。そして、本実施例の場合、連続処理が可能となることから、図１および図２に示す実施の形態のように、１００％の調質物５が流入する分離槽８における循環流速は、０．５ｍ／秒以下とすることにより、効率よく夾雑物を除去できることがわかる。
【００５８】
次に、上記厨芥を有機性廃棄物として、午前９時から午後５時までの就業時間内で２０ｔ／日の有機性廃棄物を調質する際のタイムスケジュールと装置規模との関係について説明する。なお、実際の処理は午後４時までに終了し、残りの１時間を片付けなどの予備時間とする。また、厨芥の固形分の濃度は、約２０wt％である。さらに、調質としては、含水率が約８５％で可溶化率が約８５％となるようにする。
【００５９】
そして、１日に１バッチで処理する構成として、図１０に示す構成、すなわち厨芥を供給コンベヤ31によりハンマーミルなどの破砕装置32に搬送し、この破砕装置32にて破砕した厨芥をコンベヤ33にてトロンメルなどの分別装置34に搬送して軽質の夾雑物を除去した後、搬送コンベヤ35にて３kW／ｍ３の攪拌能力を有する垂下型攪拌翼を有した攪拌装置36を備えた調質槽37に搬送し、水分を適宜添加しつつ攪拌混合して調質し、調質した調質物である厨芥を搬送ポンプ38にてメタン発酵槽へ搬出する構成を用いる。
【００６０】
また、１日に２バッチで処理する構成として、図１２に示す構成、すなわち供給コンベヤ41にて搬送した厨芥をスクリューミルなどの破砕装置42にて破砕し、この破砕した厨芥を搬送コンベヤ43にて５kW／ｍ３の攪拌能力を有するパルパ型攪拌装置44を備えた調質槽45に搬送し、水分を適宜添加しつつ攪拌混合して調質し、調質した調質物である厨芥を搬送ポンプ46にてメタン発酵槽へ搬出する構成を用いる。
【００６１】
さらに、連続処理としては、図１および図２に示す実施の形態の分離槽８の代わりに、夾雑物除去手段としてのドラムスクリーン23およびスクリュープレス24を設けたもの、すなわち、図６に示すように、調質槽３から導出する移送管７に、調質物５中の夾雑物を除去するドラムスクリーン23を接続するとともに、ドラムスクリーン23にて固液分離により生じた汚泥分をさらに固液分離するスクリュープレス24を接続し、ドラムスクリーン23およびスクリュープレス24にて固液分離にて固液分離した濾液を一部循環させつつメタン発酵処理槽に搬出する構成を用いる。なお、パルパ型攪拌装置の攪拌能力は図６に示す構成および図１２に示す構成のものは同一とする。
【００６２】
そして、図１０に示す構成の装置にて１バッチ／日で就業時間内に調質を終了させるためには、図１１に示すように、午後３時３０分までに調質が終了し、かつ所定の性状の調質物５が得られるために昼の１２時までに厨芥の投入を停止して、午前１０時３０分から調質を開始する必要がある。このため、２０ｔ／日の厨芥を処理するためには、６．７ｔ／Ｈを投入することとなる。また、固形分が２０wt％の厨芥を含水率が８５％となるように水を添加すると、調質する量は約２５ｔとなる。このため、調質物５の比重は約１程度であるので、調質槽37の容積は約２５ｍ３必要となる。また、約２５ｍ３の厨芥を攪拌混合するためには、２５〔ｍ３〕×３〔kW／ｍ３〕から約７５kW必要となることがわかる。
【００６３】
さらに、図１２に示す構成の装置にて２バッチ／日で就業時間内に調質を終了させるためには、図１３に示すように、１バッチ目の厨芥の投入開始が９時からで、２バッチ目が同様に午後３時３０分までに調質が終了し、かつ所定の性状の調質物５が得られるために午後１時３０分までに厨芥の投入を停止して、午後１時１５分から調質を開始する必要がある。このため、１バッチ目は、午前１０時に厨芥の投入を停止して午前９時４５分から調質を開始して昼の１２時に調質を終了させ、１バッチ目が終了する午後１２時３０分から２バッチ目の厨芥の投入を開始し、午後１時３０分までに厨芥の投入を停止して、午後１時１５分から調質を開始することとなる。
【００６４】
そして、２０ｔ／日の厨芥を処理するためには、１０ｔ／Ｈずつ投入することとなるので、固形分が２０wt％の厨芥を含水率が８５％となるように水を添加すると、調質する量は約１２．５ｔずつとなることから、調質槽45の容積は約１２．５ｍ３必要となる。また、約１２．５ｍ３／バッチの厨芥を攪拌混合するためには、１２．５〔ｍ３〕×５〔kW／ｍ３〕から約６２．５kW必要となることがわかる。
【００６５】
一方、調質液が循環する本実施例の連続式のものでは、図７に示すように、就業時間内に調質を終了させるためには、午後３時３０分までに調質が終了するとともに、所定の性状の調質物５が得られるためには、午後２時３０分までに厨芥の投入を終了する必要がある。このため、２０ｔ／日の厨芥を処理するためには、午前９時から連続的に３．６ｔ／ｍ３で投入することとなるので、固形分が２０wt％の厨芥を含水率が８５％となるように水を添加すると、調質する量は約４．５ｍ３となることから、調質槽３の容積は４．５ｍ３でよいことになる。また、４．５ｍ３の厨芥を攪拌混合するためには、４．５〔ｍ３〕×５〔kW／ｍ３〕から約２２．５kWでよいことになる。
【００６６】
したがって、調質物５を循環させ連続処理可能となるとともに調質時間が短縮されることにより、調質槽３の容積を大きく低減でき、装置の小型化が容易にできるとともに、攪拌混合のための負荷が低減し、攪拌混合のための単位時間辺りのエネルギを低減でき、効率よくメタン発酵のための前処理である調質ができることがわかる。
【００６７】
このように、所定の水分量となるように適宜水を添加し所定の可溶化率となるように攪拌混合しつつ循環してメタン発酵処理するための調質液を調質するため、順次有機性廃棄物が投入されても短時間で略均一に調質できるので、例えば調質するための容積が大きい槽を用いて順次投入される有機性廃棄物を長時間滞留させて略均一に調質する必要がなく、連続的に効率よく有機性廃棄物を調質できる。
【００６８】
また、破砕された有機性廃棄物の破砕物を投入する調質槽３の上部に、調質槽３の底部から引き抜いた調質物５の調質液を返送して循環させるため、調質槽３内で廃棄物および調質液の投入による攪拌が生じるとともに、破砕物が既に調質された調質液とともに投入されるため、短時間で容易に略均一に調質できる。
【００６９】
さらに、有機性廃棄物をあらかじめ破砕して調質するため、短時間で容易に略均一に調質できる。
【００７０】
そして、この有機性廃棄物の破砕は、破砕刃が軸方向で互いに重なり合う二軸を有した二軸式破砕機を用いるため、簡単な構造で有機性廃棄物を夾雑物とともに破砕できるとともに、ビニール物やプラスチック物などの軽質の夾雑物は有機物と異なる形状で大きな寸法となる紐状に破砕でき、これらビニール物やプラスチック物などを容易に分離除去できる。
【００７１】
また、循環する調質液に水を添加して所定の水分量に調質するため、短時間で容易に略均一に調質できる。
【００７２】
さらに、調質する前にあらかじめ夾雑物を除去するため、調質槽３に投入される破砕物中の夾雑物の割合が低減し、調質槽３での攪拌混合および循環手段20による循環のためのエネルギを有機物の攪拌混合および循環に効率よく利用でき、効率よく調質できる。
【００７３】
そして、この夾雑物の除去にトロンメルを用いるため、簡単な構造で容易に夾雑物を除去できる。
【００７４】
そしてさらに、調質した調質物５をメタン発酵処理する前にあらかじめ混入する特に重質の夾雑物を分離除去するため、後段でのメタン発酵処理の際の負荷を低減するとともに、メタン発酵処理に供される調質液中の有機物の割合が増大して効率よくメタン発酵処理できる。そして、調質により、夾雑物と有機物との分離性が増大している状態であるため、容易に夾雑物を分離除去でき、有機性廃棄物の処理効率を増大できる。
【００７５】
また、メタン発酵に供される調質された調質液の水分量の調整に添加する水として、分離した夾雑物を洗浄水供給管10から供給される水により洗浄して得られる洗浄排水を一部に用いるため、洗浄排水を別途処理する工程が不要となり、夾雑物に付着して除去された有機物が洗浄排水として系外に排出されることなく効率よくメタン発酵処理に供されるとともに、水を有効利用でき、有機性廃棄物の処理効率を向上できる。
【００７６】
なお、上記実施の形態において、調質槽３にて調質した調質物５を分離槽８にて夾雑物を除去し、得られた調質液を調質槽３に返送して循環する構成について説明したが、例えば調質槽３内から引き抜いた調質物５を調質槽３の上部に返送したり、調質物５を分別装置２のトロンメルに返送したり、調質液をトロンメルに返送するなどしてもよい。ここで、分別装置に返送することにより、残存する特に軽質の夾雑物をさらに分離除去でき、攪拌効率、循環効率、メタン発酵処理効率などを向上できる。
【００７７】
また、調質物５を分離槽８により混入する夾雑物を分離除去して説明したが、例えば図６に示すように、ドラムスクリーン23およびスクリュープレス24を用いたり、図８および図９に示すように、複数の分離槽8a，8bを接続したり、調質槽３の排出口にスクリーンなどの夾雑物除去手段を配設し、夾雑物のみスクリーンにて捕捉して調質槽の底部に滞積させ、調質液のみ調質槽３の外部に排出可能とし、滞積した夾雑物は別途掻き出したり、吸い出すなど、いずれの構成の夾雑物除去手段を用いてもよい。
【００７８】
なお、図６に示す構成によれば、残存する軽質の夾雑物をも除去できる。また、図８および図９に示すように、後段の分離槽8bの容積や流入する開口の径寸法を大きくするなどして後段の分離槽8b内に生じる渦流の流速を低減させ、砂なども底部に沈殿除去できるようにしてもよい。
【００７９】
また、同様に、調質前に夾雑物を除去する除渣手段も、トロンメルに限らず、いずれの構成のものでもよい。
【００８０】
一方、調質槽３に設けた攪拌手段としては、パルパ型スクリュー攪拌機４に限らず、例えば垂下型スクリュー撹拌機など、いずれの構成のものでもできる。なお、パルパ型スクリュー攪拌機４を用いることにより、短時間で所定の可溶化率に攪拌混合でき、処理効率を向上できる。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１記載の有機性廃棄物処理方法によれば、順次有機性廃棄物が投入されても短時間で略均一に連続的に調質でき、例えば調質するための容積が大きい槽を用いて順次投入される有機性廃棄物を長時間滞留させて略均一に調質する必要がなく、連続的に効率よく有機性廃棄物の調質ができるとともに、略均一な組成に調質するまでの時間を短縮でき、処理効率を向上できる。さらに、有機性廃棄物を調質する前に夾雑物を除去するため、調質の際の攪拌混合および循環のためのエネルギ損失を低減でき、効率よく調質できる。また、添加する水として、有機性廃棄物を循環する際に除去する夾雑物を洗浄して得られる洗浄排水を用いるため、洗浄排水を別途処理する工程が不要となり、夾雑物に付着する有機性廃棄物を洗浄排水として系外に排出することなく効率よくメタン発酵処理できるとともに、水を有効利用でき、処理効率を向上できる。
【００８２】
請求項２記載の有機性廃棄物処理方法によれば、請求項１記載の有機性廃棄物処理方法の効果に加え、攪拌混合されている有機性廃棄物を貯留槽の下部から引き抜いて新たに有機性廃棄物が投入される貯留槽の上部に返送して循環するため、略均一な調質が短時間で容易にできる。
【００８３】
請求項３記載の有機性廃棄物処理方法によれば、請求項１または２記載の有機性廃棄物処理方法の効果に加え、メタン発酵処理する前に夾雑物を除去するため、調質により有機性廃棄物と夾雑物との分離性が増大している状態となっており、夾雑物を効率よく容易に除去でき、後段でのメタン発酵処理のためのエネルギ損失を低減でき、メタン発酵処理の負荷を低減でき、メタン発酵処理の効率を向上できる。
【００８４】
請求項４記載の有機性廃棄物処理装置によれば、順次有機性廃棄物が投入されても短時間で略均一に連続的に調質でき、例えば調質するための容積が大きい槽を用いて順次投入される有機性廃棄物を長時間滞留させて略均一に調質する必要がなく、連続的に効率よく有機性廃棄物の調質ができるとともに、略均一な組成に調質するまでの時間を短縮でき、処理効率を向上できる。さらに、有機性廃棄物を調質する前に夾雑物を除去するため、調質の際の攪拌混合および循環のためのエネルギ損失を低減でき、効率よく調質できる。また、水供給手段は、洗浄手段にて除去した夾雑物を洗浄して生じる洗浄排水を水として利用するため、洗浄排水を別途処理する工程が不要となり、夾雑物に付着した有機性廃棄物が洗浄排水として系外に排出されることなく効率よく処理できるとともに、水を有効利用でき、処理効率を向上できる。
【００８５】
請求項５記載の有機性廃棄物処理装置によれば、請求項４記載の有機性廃棄物処理装置の効果に加え、循環手段は貯留槽の底部から有機性廃棄物を引き抜いて貯留槽の有機性廃棄物が投入される投入口を開口する上部に返送するため、略均一な調質が短時間で容易にできる。
【００８６】
請求項６記載の有機性廃棄物処理装置によれば、請求項４または５記載の有機性廃棄物処理装置の効果に加え、貯留槽に投入する有機性廃棄物を除渣手段にてあらかじめ夾雑物を除去するため、調質の際の攪拌手段による攪拌混合および循環手段による循環のためのエネルギ損失を低減でき、効率よく調質できる。
【００８７】
請求項７記載の有機性廃棄物処理装置によれば、請求項４ないし６いずれか一記載の有機性廃棄物処理装置の効果に加え、調質した有機性廃棄物を排出する排出口を閉塞して夾雑物除去手段のスクリーンを設けたため、調質した有機性廃棄物を搬出する際にスクリーンにて混入する夾雑物を除去でき、装置の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態の有機性廃棄物を調質する構成を示す調質槽近傍のブロック図である。
【図２】  同上有機性廃棄物を調質する構成を示すブロック図である。
【図３】  同上可溶化率とＣＯＤＣｒ回収率との関係を示すグラフである。
【図４】  同上攪拌経過時間と可溶化率との関係を示すグラフである。
【図５】  同上夾雑物除去手段への流入速度と重質夾雑物の除去率との関係を示すグラフである。
【図６】  本発明の他の実施の形態の有機性廃棄物を調質する構成を示すブロック図である。
【図７】  同上調質のタイムスケジュールを示す説明図である。
【図８】  本発明のさらに他の実施の形態の有機性廃棄物を調質する構成を示す分離槽近傍のブロック図である。
【図９】  同上分離槽の接続状態を示す説明図である。
【図１０】  従来例の有機性廃棄物を調質する構成を示すブロック図である。
【図１１】  同上調質のタイムスケジュールを示す説明図である。
【図１２】  従来例の他の有機性廃棄物を調質する構成を示すブロック図である。
【図１３】  同上調質のタイムスケジュールを示す説明図である。
【符号の説明】
２    除渣手段としての分別装置
３    貯留槽としての調質槽
４    攪拌手段としてのパルパ型スクリュー攪拌機
８，8a，8b    夾雑物除去手段としての分離槽
10 洗浄手段としての洗浄水供給管
20    循環手段
21    水供給手段としての水供給管
23    夾雑物除去手段としてのドラムスクリーン
24    夾雑物除去手段としてのスクリュープレス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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