(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物に発酵菌を含む戻し材を混合して発酵槽に装入し、有機性廃棄物に温風を供給して発酵を促進させる、有機性廃棄物の発酵処理方法において、
前記発酵槽内を複数の区画に区分し、各区画の前記有機性廃棄物の温度および水分を測定し、この測定した有機性廃棄物の温度および水分の経時変化と予め設定されている温度および水分の標準変化パターンとを比較し、測定した温度および水分の経時変化が前記標準変化パターンと異なっているときには、各区画の有機性廃棄物に供給する温風の温度、風量および湿度を調整して、有機性廃棄物の温度および水分の経時変化を前記標準変化パターンに近づけることを特徴とする、有機性廃棄物の発酵処理方法。
【請求項２】
有機性廃棄物に発酵菌を含む戻し材を混合して発酵槽に装入し、有機性廃棄物に温風を供給して発酵を促進させる、有機性廃棄物の発酵処理装置において、
前記発酵槽は、複数の区画に区分されており、前記各区画の有機性廃棄物の温度および水分を測定する手段と、前記測定手段により測定された有機性廃棄物の温度および水分の経時変化と予め設定されている温度および水分の所定の変化パターンとを比較して差異を求める比較手段と、前記比較手段により求められた前記差異に基づいて、前記各区画の有機性廃棄物に供給する温風の温度、風量および湿度の制御を行う温風制御手段とを備えたことを特徴とする、有機性廃棄物の発酵処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、食品工場、農業や林業から排出される植物性残渣、畜産業から排出される家畜排泄物、下水道処理場から排出される汚泥等の有機性廃棄物を、効率よく発酵分解処理して、短期間に特殊肥料や堆肥にする、有機性廃棄物の発酵処理方法および発酵処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品工場等から生じる植物性残渣や、畜産業によって生じる家畜の糞尿等の処理は、従来、長時間かけて堆肥化させて埋立処分や焼却処分がなされていた。しかし、これらの処分方法は、生活環境を害するばかりか公衆衛生を悪化させることから、環境保全を考慮した廃棄物処理の要求が強く望まれるようになっている。
【０００３】
このようなニーズの高まりから、近年、各方面で有機性廃棄物の発酵処理に関する技術の開発が行われるようになった。すなわち、有機性廃棄物を急速に発酵分解させるための強力な菌の開発、対象有機性廃棄物に最適な組み合わせ菌の開発、効率的な発酵装置の開発や、有機質物の成分を分析してその構成成分毎に分解したり、無害化したりする方法等が開発されている。
【０００４】
上述した有機性廃棄物の発酵処理方法の一例を、図７に示す発酵処理装置の構成図に基づいて説明する。
【０００５】
この有機性廃棄物の発酵処理装置は、混合装置２１と、一次発酵槽２２と、二次発酵槽２３および三次発酵槽２４とから構成されている。混合装置２１は、回収用の車両により搬入される畜糞、下水汚泥等や、食品工場から排出される植物性残渣等からなる有機性廃棄物を投入する廃棄物ホッパー２５と、有機性廃棄物の発酵を行うために必要な発酵菌を含む戻し材（以下、単に、戻し材という）を投入する戻し材ホッパー２６とを有しており、有機性廃棄物の種類や含有される水分量に応じて、戻し材の混合比率が変えられるようになっている。なお、戻し材としては、有機性廃棄物が発酵してできた有機性生成物の一部を使用する。
【０００６】
有機性廃棄物に所定の比率で戻し材が混合された混合材２７は、コンベアー２８により混合材置場２９に一時保管された後、ショベルローダーにより一次発酵槽２２に装入される。
【０００７】
一次発酵槽２２は、屋根を設けた発酵槽本体３０と、発酵槽本体３０内に装入された混合材２７に床下から空気を供給する空気供給管３１と、空気供給管３１に空気を供給する空気供給ブロア３２と、発酵槽本体３０内の臭気を含む空気を回収する臭気回収管３３と、臭気回収管３３で回収された空気を再度空気供給管３１に供給する脱臭装置内蔵型の吸引ユニット３４とから構成されている。
【０００８】
混合材２７に空気が供給されることにより、混合材２７中の戻し材に含まれる発酵菌が増殖し、増殖した発酵菌により有機性廃棄物の発酵分解が促進され、温度が上昇することにより、混合材２７中の有機性廃棄物に含まれている水分が蒸発する。
【０００９】
有機性廃棄物の発酵に用いられる発酵菌は、高温発酵型の菌を用いるのが好ましく、発酵により有機性廃棄物は６０℃以上の高温で発酵処理される。高温になることにより各種の病原体や線虫、雑菌および種子を死滅させることができる。また水分の蒸発を促進させる。
【００１０】
供給された空気は混合材２７を通過した後、前述のように大部分は臭気回収管３３により回収され、脱臭装置内蔵型の吸引ユニット３４によって再度空気供給管３１に供給され、残りは別に設けた脱臭装置（図示せず）を通過させて、大気中に放散される。このように発酵中に発生した臭気は脱臭装置により脱臭され、臭気が外部に漏れることがない。
【００１１】
次に、ある程度発酵が進行した混合材２７を一次発酵槽２２より取り出し、混合材２７を切り返して、二次発酵槽２３に装入する。
【００１２】
二次発酵槽２３の構成は、上述した一次発酵槽２２の構成と基本的には同じであるので詳細説明は省略するが、一次発酵槽２２で混合材２７の水分が蒸発し、体積が小さくなっているので、二次発酵槽２３の発酵槽本体は小さくなっている。
【００１３】
二次発酵槽２３において有機性廃棄物の発酵がさらに進行し、発酵がほぼ完了した有機性生成物２７ａは、三次発酵槽２４に装入される。三次発酵槽２４は、有機性生成物２７ａを製品として出荷したり、前述した戻し材として使用したりするまでの保管場所であるが、この間に更に熟成が進行するように、一次発酵槽２２や二次発酵槽２３と同様に、空気供給管３１や空気供給ブロア３２を備えている。なお、発酵槽本体３０は、臭気が発生しないため屋根は設けられていない。
【００１４】
三次発酵槽２４で保管される有機性生成物２７ａは、出荷時に取り出され、ふるい分離機（図示せず）により、一定粒度以下の粒状のものにふるい分けられて、計量された後、袋詰めにされ、肥料や家畜の飼料用として出荷される。ふるい分けられた塊状のものは、必要により砕いて再度発酵槽に装入する。
【００１５】
有機性生成物２７ａは、有機分が分解されて低分子化されており、有機質肥料や飼料として有用である。また、有用な微生物を含んでいるので農業用微生物資材や水処理用微生物資材に用いられる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の有機性廃棄物の発酵処理方法には、次のような問題点があった。
【００１７】
有機性廃棄物の発酵を促進させるための空気は、発酵槽本体３０の床面に埋設されている空気供給管３１の複数の吹出し口から供給される。空気供給管３１は、発酵が均等に行なわれるように、発酵槽本体３０内に複数本配管されているが、それぞれの空気供給管３１に空気を供給する空気供給源は同一であり、供給する空気の温度は一定である。
【００１８】
そして、有機性廃棄物の発酵状況に応じて、空気供給管３１に設けたバルブの開度を調整して、空気供給量を増減している。しかし、空気供給量を調整するだけでは、発酵槽３０内の温度や水分を制御することは困難である。
【００１９】
そのため、有機性廃棄物の発酵過程において、腐敗菌が異常に増えてしまったり、発酵菌が減ってしまって、安定して有効な肥料や飼料ができないことが生じる。
【００２０】
従って、この発明は、上述した従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、発酵槽内のいずれの場所においても、発酵菌の繁殖を促す理想的な発酵ができるので、効率よく肥料や飼料を得ることのできる、有機性廃棄物の発酵処理方法および発酵処理装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る有機性廃棄物の発酵処理方法は、有機性廃棄物に発酵菌を含む戻し材を混合して発酵槽に装入し、有機性廃棄物に温風を供給して発酵を促進させる、有機性廃棄物の発酵処理方法において、前記発酵槽内を複数の区画に区分し、各区画の前記有機性廃棄物の温度および水分を測定し、この測定した有機性廃棄物の温度および水分の経時変化と予め設定されている温度および水分の標準変化パターンとを比較し、測定した温度および水分の経時変化が前記標準変化パターンと異なっているときには、各区画の有機性廃棄物に供給する温風の温度、風量および湿度を調整して、有機性廃棄物の温度および水分の経時変化を前記標準変化パターンに近づけることに特徴を有するものである。
【００２２】
また、この発明に係る有機性廃棄物の発酵処理装置は、有機性廃棄物に発酵菌を含む戻し材を混合して発酵槽に装入し、有機性廃棄物に温風を供給して発酵を促進させる、有機性廃棄物の発酵処理装置において、前記発酵槽は、複数の区画に区分されており、前記各区画の有機性廃棄物の温度および水分を測定する手段と、前記測定手段により測定された有機性廃棄物の温度および水分の経時変化と予め設定されている温度および水分の所定の変化パターンとを比較して差異を求める比較手段と、前記比較手段により求められた前記差異に基づいて、前記各区画の有機性廃棄物に供給する温風の温度、風量および湿度の制御を行う温風制御手段とを備えたことに特徴を有するものである。
【００２３】
この発明によって、有機性廃棄物の発酵処理を行なう発酵槽を複数の区画に区分し、各区画毎に有機性廃棄物の温度および水分が、予め設定された変化パターンになるように、供給する温風の温度、風量および湿度を調整するので、発酵槽全体の発酵処理を均一にかつ理想的な状態で行なうことができる。従って、有機性廃棄物から効率よく、また品質の安定した肥料や飼料を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、この発明の有機性廃棄物の発酵処理装置を示す平面図、図２は、図１のＣ部詳細図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００２６】
図１に示すように、この発酵処理装置は、発酵槽１がＡ区画とＢ区画の２つの区画に区分され、それぞれの区画に、送風機２と送風機２により送風される空気を区画内の有機性廃棄物に供給する空気配管３とが配置されている。そして、空気配管３の途中（図１のＣ部）には、温風加熱器４と、加湿装置５とが接続されている。空気配管３から有機性廃棄物に供給された温風は、有機性廃棄物を加熱しながら通過し、空気回収管と吸引ユニット（何れも図示せず）によって回収され、再度、送風機２に供給される。
【００２７】
図２に示すように、温風加熱器４は、筒体４ａと、筒体４ａに装着された筒状に分割された複数のフィラメント４ｂと、フィラメント４ｂを発熱せるための電源４ｃとから構成され、送風機２から送風される空気が筒体４ａを通過するときに、高温のフィラメント４ｂに触れて加熱され温風となる。なお、空気を加熱するのには、他の方式の加熱器を用いてもよい。
【００２８】
図２に示すように、加湿装置５は、空気配管３の下側に取り付けられ、空気配管３に開口している水槽５ａと、水槽５ａに電磁弁５ｂを介して水を供給する水供給管５ｃと、水槽５ａ内の水を加熱して蒸発させるヒーター５ｄとから構成され、空気配管３内を通過する空気に蒸気を供給して、空気を加湿できるようになっている。
【００２９】
図３に示すように、空気配管３は、発酵槽１の床面１ａに埋設されており、温風加熱器４により加熱された温風は、空気配管３の上方に設けた複数の吹き出し口（図示せず）から有機性廃棄物に向けて吹き出される。また、発酵槽１の床面１ａには、温度センサー６および水分センサー７が埋設されており、各区画における有機性廃棄物の温度および水分が測定できるようになっている。
【００３０】
図４は、上述した有機性廃棄物の発酵処理装置において、温風の温度、風量および湿度を制御する発酵処理制御機構の構成を示す構成図である。
【００３１】
この発酵処理制御機構は、有機性廃棄物の温度を測定する温度センサー６と、有機性廃棄物の水分を測定する水分センサー７と、設定器８により予め設定してある標準温度変化パターンおよび標準水分変化パターンと、測定された有機性廃棄物の温度および水分とを比較する比較器９と、比較器９から出力された差異に基づき温風加熱器４の運転温度を切り替えて温風の温度を制御する温風温度制御器１０と、加湿装置５のヒーター５ｄの運転温度を切り替えて温風の湿度を制御する温風湿度制御器１１と、送風機２の送風量を制御する温風風量制御器１２とから構成されている。
【００３２】
図５は、上述した予め設定してある標準の経時的変化パターンの一例を示すグラフであり、（ａ）は、標準温度変化パターン、（ｂ）は、標準水分変化パターンである。これらの標準変化パターンは、発酵処理する有機性廃棄物の種類や水分の含有量によって異なった変化パターンとなる。
【００３３】
次に、この発明の有機性廃棄物の発酵処理方法における温度と水分の制御方法を説明する。
【００３４】
温度制御においては、温度センサー６で測定された温度の経時変化と予め設定されている標準温度変化パターンとが、比較器９により比較され、▲１▼温度を上昇すべきか、▲２▼温度をそのまま維持すべきか、▲３▼温度を下降すべきかの判断がなされる。
【００３５】
そして、▲１▼温度を上昇すべきと判断された場合には、温風温度制御器１０に指令が発せられ、温風温度制御器１０により、空気を加熱する温風加熱器４の温度が上げられ、温風の温度が上昇する。
【００３６】
また、▲３▼温度を下降すべきと判断された場合には、温風温度制御器１０に指令が発せられ、温風温度制御器１０により、空気を加熱する温風加熱器４の温度が下げられ、温風の温度が下降する。
【００３７】
温風の風量制御においては、温度センサー６で測定された温度が、予め設定されている所定の温度、例えば、図５（ａ）に示したように、６０℃になったか否かが比較器９により比較され、▲１▼風量を増加すべきか、▲２▼風量をそのまま維持すべきか、▲３▼風量を減少すべきかの判断がなされる。
【００３８】
そして、▲１▼風量を増加すべきと判断された場合には、温風風量制御器１２に指令が発せられ、温風風量制御器１２により、送風機２の送風量が増大され、温風風量が増大する。
【００３９】
また、▲３▼風量を減少すべきと判断された場合には、温風風量制御器１２に指令が発せられ、温風風量制御器１２により、送風機２の送風量が減少され、温風風量が減少する。
【００４０】
また、有機性廃棄物の水分に基づいて、温風風量の調整を行うこともある。
【００４１】
発酵処理に必要とされる温風の風量Ｑは、経験的に把握されており、発酵処理の初期段階、例えば、有機性廃棄物の温度が６０℃になるまでは、発酵処理する有機性廃棄物の体積をＶｍ３とすると、Ｑ１＝０．１Ｖｍ３／分、６０℃になってからは、Ｑ２＝０．０５Ｖｍ３／分程度である。
【００４２】
水分制御においては、水分センサー７で測定された水分の経時変化と予め設定されている標準水分変化パターンとが、比較器９により比較され、▲１▼水分を上昇すべきか、▲２▼水分をそのまま維持すべきか、▲３▼水分を下降すべきかの判断がなされる。
【００４３】
そして、▲１▼水分を上昇すべきと判断された場合には、温風湿度制御器１１に指令が発せられ、温風湿度制御器１１により、加湿装置５を作動させるか、または作動中の加湿装置５のヒーター５ｄの温度が上げられ、温風の湿度が上昇する。このとき、蒸気の蒸発量が増えるので、水の供給量も増大するように電磁弁５ｂが操作される。
【００４４】
また、▲３▼水分を下降すべきとの判断された場合には、温風湿度制御器１１に指令が発せられ、温風湿度制御器１１により、加湿装置５を停止するか、または作動中の加湿装置５のヒーター５ｄの温度が下げられ、温風の湿度が下降する。このとき、蒸気の蒸発量が減少するので、水の供給量も減少するように電磁弁５ｂが操作される。
【００４５】
図６は、この発明の有機性廃棄物の発酵処理方法における温度および水分の制御フロー図である。
【００４６】
まず、ステップ１（Ｓ１）において、温度センサー６からの温度データを比較器９に取り込む。ステップ２（Ｓ２）においては、比較器９で取り込んだ温度データと予め設定されている標準温度変化パターンとを比較し、温度データが標準温度変化パターンよりも低いか否かが判断される。
【００４７】
低い（Ｙｅｓ）と判断されたときにはステップ３（Ｓ３）に進み、温風加熱器４の温度を上げ、温風の温度を上昇させるとともに、送風機２の送風量を増大させて、温風風量を増大させて、ステップ５（Ｓ５）に進む。
【００４８】
低くない（Ｎｏ）と判断されたときにはステップ４（Ｓ４）に進み、温風加熱器４の温度を下げ、温風の温度を下降させると共に、送風機２の送風量を減少させて、温風風量を増大させ、ステップ５（Ｓ５）に進む。
【００４９】
温風風量は、発酵処理する有機性廃棄物の体積をＶｍ３とした際に、０．０５Ｖｍ３／分から０．１Ｖｍ３／分の範囲内で調整する。
【００５０】
ステップ５（Ｓ５）においては、水分センサー７からの水分データを比較器９に取り込む。そして、ステップ６（Ｓ６）に進み、比較器９で取り込んだ水分データと予め設定されている標準水分変化パターンとを比較し、水分データが標準水分変化パターンよりも低いか否かが判断される。
【００５１】
低い（Ｙｅｓ）と判断されたときにはステップ７（Ｓ７）に進み、加湿装置５を作動させるか、または作動中の加湿装置５のヒーター５ｄの温度を上昇させ、温風の湿度を上昇させステップ１（Ｓ１）に戻る。
【００５２】
低くない（Ｎｏ）と判断されたときにはステップ８（Ｓ８）に進み、加湿装置５を停止させるか、または作動中の加湿装置５のヒーター５ｄの温度下降させ、温風の湿度を下降させステップ１（Ｓ１）に戻る。
【００５３】
以上のようにして有機性廃棄物の発酵処理を行なう場合の、標準的な操業状況を表１に示す。
【００５４】
【表１】
0003585893.tif 000002
【００５５】
表１において、Ｑ１は、前述した発酵処理の初期段階、例えば、有機性廃棄物の温度が６０℃になるまでの温風風量、Ｑ２は、それ以降の温風風量である。
【００５６】
表１から明らかなように、この発明の有機性廃棄物の発酵処理方法においては、発酵槽を複数の区画に区分し、それぞれの区画において、以上説明したような発酵処理制御を行なうので、有機性廃棄物から効率よく、また安定した品質の肥料や飼料を得ることができる。また、有機性廃棄物の量が１つの発酵槽の容量に満たない場合でも、発酵槽の一部の区画で発酵処理できるので、効率的に発酵処理設備を運営できる。
【００５７】
【発明の効果】
この発明によれば、発酵槽内の各区画ごとに発酵条件を細かく調整することができるので、各種の有機性廃棄物を効率よく発酵分解処理でき、短期間に高品質の発酵生成物を得ることができるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の有機性廃棄物の発酵処理装置を示す平面図である。
【図２】図１のＣ部詳細図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】この発明の発酵処理装置の発酵処理制御機構の構成を示す構成図である。
【図５】標準の経時的な変化パターンの一例を示すグラフであり、（ａ）は、標準温度変化パターン、（ｂ）は、標準水分変化パターンである。
【図６】この発明の有機性廃棄物の発酵処理方法における温度および水分制御フロー図である。
【図７】従来の有機性廃棄物の発酵処理装置の構成図である。
【符号の説明】
１：発酵槽
１ａ：床面
２：送風機
３：空気配管
４：温風加熱器
４ａ：筒体
４ｂ：フィラメント
４ｃ：電源
５：加湿装置
５ａ：水槽
５ｂ：電磁弁
５ｃ：水供給管
５ｄ：ヒーター
６：温度センサー
７：水分センサー
８：設定器
９：比較器
１０：温風温度制御器
１１：温風湿度制御器
１２：温風風量制御器
Ａ、Ｂ：発酵槽の区分された区画
【図１】
0003585893.tif 000003
【図２】
0003585893.tif 000004
【図３】
0003585893.tif 000005
【図４】
0003585893.tif 000006
【図５】
0003585893.tif 000007
【図６】
0003585893.tif 000008
【図７】
0003585893.tif 000009