(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を通気口から槽内に供給し排気口から槽外へ排出させるように構成されている発酵乾燥槽と、
空気を送風するための送風機と、
空気を加熱するための加熱器と、
有機性廃棄物を撹拌するための撹拌装置と、を備えた有機性廃棄物処理システムであって、
該発酵乾燥槽内に複数の撹拌装置が個々に移動可能に設置されてなり、各撹拌装置が互いに干渉することなく移動できるように相互の位置関係を制御するための制御手段を備えた、
有機性廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記有機性廃棄物の撹拌頻度が任意に制御できるようにする制御手段を備えた、請求項１に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記通気口から槽内に供給される加熱空気の温度が２００℃以下である、請求項１又は２に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項４】
前記排気口から排出された空気を前記発酵乾燥槽内に循環させるための循環通路を備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項５】
前記発酵乾燥槽全体を覆う覆蓋を備えた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項６】
前記覆蓋が保温材を備えてなる、請求項５に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理システムを１ユニットとして、複数階からなる複数ユニットを構成する、有機性廃棄物処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品製造残渣（焼酎粕、ビール粕、オカラ等）、生ごみ、汚泥、家畜糞尿その他の有機性廃棄物の大型の発酵乾燥処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物は含水率が高いものが多く、発酵処理工程では有機物分解による発熱を利用して乾燥を同時に行う。中小型の発酵処理機では中心に撹拌機があるユニット型の生ごみ処理機（工場製作したものを運搬据付だけで使用できる中小型で一体型のもの）などがあるが、撹拌軸や撹拌羽根の強度の制約から大型のものは製作が困難であった。
【０００３】
大規模の発酵処理装置としては従来用いられるものの一例として開放型発酵槽と呼ばれる装置がある（非特許文献１）。図３は従来の発酵処理装置１００の一例を示す図である。従来の大規模の発酵処理装置１００は、発酵乾燥槽１１２が直線型長方形状の場合、建屋１１０の内部に設置された発酵乾燥槽１１２にロータリー式やスクープ式の撹拌装置１１４が設けられており、発酵乾燥槽１１２の両側に設けられた槽壁上のレール１１６を移動しながら撹拌装置１１４が有機性廃棄物Ｘを撹拌する構成となっている。
【０００４】
発酵乾燥槽１１２の底部には通気装置１１８が設けられており、通気ファン１２０から通気配管１２１を介して有機性廃棄物Ｘに空気を供給できるようになっている。有機性廃棄物Ｘは発酵乾燥槽１１２の一端から供給され、撹拌装置１１４の作用により他端側に移動しながら発酵乾燥が進む。撹拌装置１１４は有機性廃棄物Ｘを移送するとともに、下部からの通気が偏って部分的にしか空気に触れないことを防ぐため撹拌により有機性廃棄物Ｘを均一化し、さらに有機性廃棄物Ｘの表面が更新されることによる乾燥が促進される。
【０００５】
発酵乾燥槽１１２は建屋１１０内に設けられるが、発酵乾燥槽１１２の上部は建屋１１０の屋根まで大きな空間があり、内部に人が自由に出入りできるように構成されている。
【０００６】
このような構成の発酵処理装置で有機性廃棄物を処理する場合は、有機性廃棄物の多くが高含水率であることから、発酵槽底部からの通気性を改善するための副資材としておがくずなどを大量に混合する。撹拌機の作動は１日１回ないし２回程度であり、他の時間帯は通気のみで撹拌機は停止している。
【０００７】
しかし、このような構成の発酵装置では、発酵速度、乾燥速度ともに遅いため、滞留日数を、例えば２０日〜３０日間とするなど長くとる必要があった。
【０００８】
中小型の発酵処理機（業務用生ごみ処理機など）の多くは、処理槽の中心軸に撹拌機を設けた構造で、処理規模で１ｔ／日程度のものまでが実用化されている。さらに能力の大きいものは、軸が長く、撹拌羽根も長くなるので、撹拌軸のたわみが大きくなったり、軸や撹拌羽根の強度が不足するため製作は困難であった。
【０００９】
処理規模が大きい場合は開放型発酵槽と呼ばれる形式のものが用いられている（非特許文献１）。しかし本装置は発酵速度、乾燥速度ともに遅く、長い滞留日数が必要であり、必要面積が大きくなる欠点があった。
【００１０】
また、発酵槽の下部に設けた通気装置から空気を送るため、発酵物の通気性の確保が必須であり、高含水率の有機性廃棄物の場合、大量のおがくずなどの副資材を水分調整材として混合する必要があった。それにより見掛け比重が減少するため、必要な滞留日数を確保するためにさらに容積が大きくなってしまう。
【００１１】
さらに、おがくずなどを混合すれば飼料としての再利用はできなくなるので、堆肥化や減容目的にしか用いることができない。堆肥化に用いる場合もおがくずの分解には数か月から数年を必要とするため、二次発酵や熟成期間を多くとる必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】（社）中央畜産会（2000），堆肥化施設設計マニュアル，p35，中央畜産会，東京．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、高含水率の有機性廃棄物を、副資材を用いずに、短期間で発酵乾燥させることができ、かつ、処理能力が大きい発酵乾燥システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、処理能力が大きい発酵乾燥システムにおいて、副資材を用いずに短期間で効率よく発酵乾燥することができる技術を種々検討したところ、有機性廃棄物の表面の更新頻度を高めることにより、上記課題を解決することができるとの知見を得た。
【００１５】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、空気を通気口から槽内に供給し排気口から槽外へ排出させるように構成されている発酵乾燥槽と、空気を送風するための送風機と、空気を加熱するための加熱器と、有機性廃棄物を撹拌するための撹拌装置と、を備えた有機性廃棄物処理システムであって、該発酵乾燥槽内に複数の撹拌装置を備えてなる、有機性廃棄物処理システムを提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば発酵乾燥槽の深さが０．３〜１．０ｍ、幅が３〜５ｍ、長さが３０〜１００ｍの大型の有機性廃棄物処理システムであっても、底面からの通気が不要であるため発酵乾燥槽の大型化が簡易な構成で実現可能となる。
【００１７】
また、複数の撹拌装置を備えているため有機性廃棄物の表面の更新頻度を高め、従来の大規模廃棄物処理システムと比較して短期間で発酵乾燥処理を行うことができる。
【００１８】
さらに、従来の大規模廃棄物処理システムと異なり有機性廃棄物の通気性の確保が必須ではないためおがくず等の副資材が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る大規模有機性廃棄物処理システムの概要を説明するための図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を説明するための図であり、図１に示す有機性廃棄物処理システムを多層構造にした例を示す図である。
【図３】従来の大規模有機性廃棄物処理システムの概要を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施形態に係る有機性排気物処理システムについて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る大規模有機性廃棄物処理システムの概要を説明するための図である。本実施形態に係る有機性廃棄物処理システムの規模は特に限定されるものではないが、その構成上、大規模の有機性廃棄物処理システムとすることができる。ここで、「大規模」とは、工場製作だけでは装置としての機能が完結できないため、現地で組立を行い、発酵槽をコンクリートで製作したり、建屋を設けたりする土木建築と機械、電気の組み合わせで機能が発揮できる装置規模のものをいう。具体的には処理能力で数トン／日以上から数百トン／日規模の装置をいう。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係る有機性廃棄物処理システム１は、空気を給気口１２から槽内に供給し排気口１４から槽外へ排出させるように構成されている発酵乾燥槽１０と、空気を送風するための送風機１６と、空気を加熱するための加熱器１８と、有機性廃棄物を撹拌するための複数の撹拌装置２０，２２…と、を備えている。これらは建屋５０内に設置されているが、本発明において建屋５０は必須ではない。
【００２３】
発酵乾燥槽１０は、図面左側から有機性廃棄物Ｍを投入するようになっており、一定量の有機性廃棄物Ｍを収容し、発酵乾燥を行う。なお、発酵乾燥槽１０は全体が断熱構造を有していることが好ましい。また、発酵乾燥槽１０の形状は特に限定されることなく、横型、縦型、円形型等各種のものを用いることができる。
【００２４】
本実施形態において有機性廃棄物Ｍとは、産業廃棄物および都市ゴミを問わず微生物により分解されうる有機物を主体とする廃棄物であって、食品残渣、焼酎粕、ビール粕、オカラ、ジュース搾りかす、醤油粕などの食品系廃棄物；廃棄農産物、廃糖蜜などの農産廃棄物；家畜の敷き藁、動物の糞尿、動物の屍体などの畜産廃棄物；魚の内蔵、頭部、骨、鰭、斃死魚、エビカニなど甲殻類の殻などの水産廃棄物、排水処理汚泥等を含む。なお、本実施形態において、有機性廃棄物Ｍは微生物により発酵した発酵物と同義のものとして扱う。
【００２５】
発酵乾燥槽１０の底盤、側壁は鉄筋コンクリート又は鋼材等で構成される。側壁の上には撹拌装置２０，２２…が前後に移動するためのレール２４が設けられている。また、発酵乾燥槽１０はその全体を覆う覆蓋３０を備えている。覆蓋３０は、発酵乾燥槽１０の上部及び側壁に、撹拌装置２０，２２…の動作に支障を来さない範囲で大きな空間ができないように設置することが好ましい。覆蓋３０の素材は特に限定はなく、強化プラスチック、ステンレス等、一定の強度を有する素材であればよい。好ましくは熱の放出を抑制するための保温材を備えていることが好ましい。
【００２６】
発酵乾燥槽１０の容量は適宜設計し得るが、例えば深さ０．３〜１．０ｍ、幅３〜５ｍ、長さ３０〜１００ｍの発酵乾燥槽とすることができる。
【００２７】
本実施形態の有機性廃棄物処理システム１は、発酵乾燥槽１０内に複数の撹拌装置２０，２２…を備えている。本実施形態では２基の撹拌装置２０，２２を備えた例を示したが、これに限定されず、発酵乾燥槽１０の容量に応じて３基以上の撹拌装置を設置してもよい。
【００２８】
撹拌装置２０，２２…を複数基備えることにより、上記のような大型の有機性廃棄物処理システムであっても、従来のような底面から通気を行うような設備が不要となり発酵乾燥槽の大型化が簡易な構成で実現可能となる。また、有機性廃棄物Ｍの表面の更新頻度を高めることができるため、乾燥の促進と微生物に必要な空気を供給することができる結果、従来の大規模廃棄物処理システムと比較して短期間で発酵乾燥処理を行うことができる。さらに、従来の大規模廃棄物処理システムと異なり、通気性の悪い高水分の有機性廃棄物Ｍにおいてもおがくず等の副資材が不要となるため、得られた発酵乾燥物を、堆肥としての用途だけでなく、家畜の飼料としても利用することができる。
【００２９】
各撹拌装置２０，２２…は発酵乾燥槽１０に敷設されたレール２４に沿って個々に水平移動可能に設置されており、撹拌羽根２３…によって有機性廃棄物Ｍを撹拌し、表面の更新を行う。それにより有機性廃棄物Ｍは通気口１２からの加熱空気と効率よく接触し、空気と熱が供給され発酵と乾燥が促進される。撹拌装置２０，２２…は撹拌しながら前後に移動することを繰り返すことで、有機性廃棄物Ｍを槽内の一定場所に留まるようにしたり、生成物搬出口側へ移動させることができる。撹拌装置２０，２２…を複数設置するので、槽内の有機性廃棄物Ｍが撹拌されない時間を短くすることができる。撹拌の頻度は数分から十数分の間であることが望ましい。
【００３０】
例えば、４０ｍの長さの発酵乾燥槽１０に移動速度１ｍ／分の撹拌装置で５分毎に撹拌させるとしたとき、撹拌装置を８基設ければ良い。槽深さが０．５ｍのとき長手方向の装置長さは２ｍであるから、４０ｍの発酵乾燥槽１０の長さの間に総長で１６ｍの撹拌装置が設置されることになる。
【００３１】
なお、本実施形態ではロータリー式の撹拌装置を備えた例を示したが、これに限定されることなく、例えばパドル式、リボン式、スクリュー式、スクープ式等、一般に用いられる撹拌装置を採用することができる。
【００３２】
本実施形態の有機性廃棄物処理システム１は、撹拌装置２０，２２…の動作を制御するための制御手段３６を備えていることが好ましい。制御手段３６は撹拌装置２０，２２…に有線又は無線で電気的に接続されており、撹拌装置２０，２２…の位置や撹拌頻度等、各種動作の制御を行う。
【００３３】
各撹拌装置２０，２２…の位置は、各撹拌装置２０，２２…が互いに干渉することなく移動できるように、制御手段３６が相互の位置関係を制御する。撹拌装置の位置制御は既知の種々の方法を採用することができる。一例を挙げると発酵乾燥槽１０の長手等間隔に位置情報を示すＲＦ（高周波）発信機を設置し、撹拌装置に乗せた受信機が検知して、位置データを得、制御手段３６により任意の位置で任意の間隔で撹拌を行うように作動させることができる。得られた位置データを他の撹拌装置にも送信することで、相互の位置関係も制御することができる。
【００３４】
各撹拌装置２０，２２…の撹拌頻度は、制御手段３６により任意に制御することができる。例えば制御手段３６により、撹拌装置２０は前段部の５ｍ分を撹拌し、同２２は次の１０ｍ分を撹拌するとすれば、移動速度が１ｍ／分のとき、撹拌装置２０の部は５分間隔で撹拌を受け、同２２の部は１０分間隔で撹拌される。このような制御は、発酵乾燥槽１０の前段では水分が高く乾燥のための熱を多く必要とし、微生物が消費する酸素量も多いが、後段では水分が低くなり乾燥のための必要熱は低減し、酸素消費量も低減するので有効な方法である。このように制御手段３６でそれぞれの撹拌装置２０，２２…の受け持つ撹拌部長さを設定することで任意に撹拌頻度を制御できる。また、撹拌羽根２３の回転数を変えることでも撹拌頻度を制御できる。
【００３５】
給気口１２は、発酵乾燥槽１０の原料投入口付近の上部空間に形成され、外部からの空気を発酵乾燥槽１０に供給するための給気経路４２に接続されている。空気の加熱は給気経路４２に設置された加熱器１８により行うことができ、例えば、電熱ヒータ、バーナヒータ、熱交換器による加熱、蒸気や温水ジャケットの併用方式などを用いることができる。
【００３６】
排気口１４は、発酵乾燥槽１０の生成物搬出口付近の上部空間に形成され、発酵乾燥槽１０から排出された排気を外部に放出するための排気経路４４が接続されている。また、排気経路４４には風量調節弁４０ａと排気ファンなどの送風機１６を備える。
【００３７】
通気口１２から発酵乾燥槽１０内に供給される加熱空気の温度は、２００℃以下であることが好ましい。槽内給気温度を２００℃以下に加熱して発酵乾燥槽１０内の空気の温度を６０〜８０℃に維持し、撹拌状態にある有機性廃棄物Ｍを加熱し、風量調整弁４０ａ，４０ｂを調整しながら有機性廃棄物Ｍの発酵ないし乾燥処理を行う。通気口１２の出口温度を２００℃以下とすることにより、過乾燥や局部的な過熱による有機性廃棄物Ｍの発火を防ぐことができる。
【００３８】
本実施形態の有機性廃棄物処理システム１は、覆蓋３０を備えることにより、放熱損失を低減でき、発酵乾燥槽１０内の有機性廃棄物Ｍに加熱空気が効率よく当たるため乾燥効果が増す。
【００３９】
本実施形態の有機性廃棄物処理システム１は、発酵乾燥槽１０から排出される排気の一部を再び発酵乾燥槽１０へ循環することができる循環経路４６を有することが好ましい。
【００４０】
循環経路４６は排気経路４４の途中に接続され、循環経路４６に発酵乾燥槽１０から排出される排気の一部が循環空気として分配され、循環空気が循環経路４６に接続された給気経路４２に導入されることで循環空気と外部から通気される空気とが混合された後、通気口１２から発酵乾燥槽１０内に供給される。
【００４１】
排気の一部を循環させるのは、加熱機１８出口の温度上昇を小さくできることから有機性廃棄物Ｍ（発酵物）の発火の防止に有効である。また有機性廃棄物Ｍ（発酵物）に接触する温風の風速が上昇することで乾燥効果も増すという効果もある。
【００４２】
図２は、本発明の第２の実施形態を説明するための図であり、図１に示す有機性廃棄物処理システムを多層構造にした例を示す図である。なお、図は給排気ラインを省略している。
【００４３】
図１に示す有機性廃棄物処理システム１のような直線型平面発酵では広い敷地面積を必要とするが、敷地が十分に得ることができない場合などは、図２に示すように、図１に示す有機性廃棄物処理システムを１ユニットとして、複数階からなる複数ユニットを構成する有機性廃棄物処理システムとすることもできる。
【００４４】
例えば４０ｍの長さの発酵乾燥槽１０が必要な場合でも、４層階構造とすれば、１０ｍ長さの発酵乾燥槽１０で良い。原料は最上層階の発酵乾燥槽１０の入口部に投入し、撹拌装置２０，２２…の作動で撹拌を受けながら他端出口部に移動し、下層階の入口部に落下する。同様に撹拌と移送、落下を繰り返しながら発酵乾燥が進行する。
【符号の説明】
【００４５】
１…発酵制御システム
１０…発酵乾燥槽
１２…通気口
１４…排気口
１６…送風機
１８…加熱器
２０、２２…撹拌装置
２３…撹拌羽根
２４…レール
３０…覆蓋
３６…制御手段
４０ａ、４０ｂ…風量調節弁
４２…給気経路
４４…排気経路
４６…循環経路
５０…建屋
【要約】
【課題】高含水率の有機性廃棄物を、副資材を用いずに、短期間で発酵乾燥させることができ、かつ、処理能力が大きい発酵乾燥システムを提供することを目的とする。
【解決手段】空気を通気口１２から槽内に供給し排気口１４から槽外へ排出させるように構成されている発酵乾燥槽１０と、空気を送風するための送風機１６と、空気を加熱するための加熱器１８と、有機性廃棄物Ｍを撹拌するための撹拌装置と、を備えた有機性廃棄物処理システムであって、発酵乾燥槽内１０に複数の撹拌装置２０、２２…を備えてなる、有機性廃棄物処理システム１により解決する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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