(57)【要約】【課題】需要の変動に応じた肥効成分をバランス良く含有する堆肥を製造でき、かつ有機性廃棄物に含まれる有価物を有効に利用し低コストで堆肥を製造可能な有機性廃棄物を原料とした堆肥製造方法及びそのシステムを提供する。【解決手段】有機性廃棄物に生物処理を施す活性汚泥処理装置１０と、生物処理した後の汚泥固形物を堆肥化する装置１４と、を備えた堆肥製造システムにおいて、前記有機性排水からリン分を回収する装置１１と、植物性有機物を炭化してカリ分を回収する装置１５と、回収したリン分及びカリ分を夫々前記堆肥化装置に供給するライン２０、２２と、該ラインを介して堆肥化装置に供給するリン分及びカリ分供給量を夫々調整する供給量調整手段と、堆肥含有肥効成分比率（Ｎ：Ｐ：Ｋ）が目的とする比率となるように前記各供給量調整手段を制御する肥効成分比率制御手段１７とを設け、需要に応じた肥効成分比率を有する堆肥を製造する。【選択図】      図２
2004182524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理を施した有機性廃棄物を固液分離した後に有機性排水と分離した汚泥固形物を発酵して堆肥化する方法において、
前記有機性排水からリン分を回収し、一方植物性有機物を焼却若しくは炭化して生成したカリ分を回収し、
堆肥含有肥効成分比率（Ｎ：Ｐ：Ｋ）が目的とする比率となるように、前記回収したリン分及びカリ分を所定量ずつ前記汚泥固形物に混合し、需要に応じた肥効成分比率を有する堆肥を製造することを特徴とする有機性廃棄物を原料とする堆肥製造方法。
【請求項２】
前記有機性廃棄物を生物処理する前段若しくは後段にて窒素分を所定量除去することにより前記肥効成分比率を調整することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物を原料とする堆肥製造方法。
【請求項３】
季節毎若しくは作物毎の堆肥の需要に基づき、前記肥効成分比率を調整することを特徴とする請求項１若しくは２記載の有機性廃棄物を原料とする堆肥製造方法。
【請求項４】
有機性廃棄物に生物処理を施す手段と、生物処理した後に有機性排水と分離した汚泥固形物を発酵して堆肥化する手段と、を備えた有機性廃棄物を原料とする堆肥製造システムにおいて、
前記有機性排水からリン分を回収する手段と、
植物性有機物を焼却若しくは炭化してカリ分を回収する手段と、
回収したリン分及びカリ分を夫々前記堆肥化手段に供給するラインと、
該ラインを介して堆肥化手段に供給するリン分及びカリ分供給量を夫々調整する供給量調整手段と、
堆肥含有肥効成分比率（Ｎ：Ｐ：Ｋ）が目的とする比率となるように前記各供給量調整手段を制御する肥効成分比率制御手段と、を設け、
需要に応じた肥効成分比率を有する堆肥を製造することを特徴とする有機性廃棄物を原料とする堆肥製造システム。
【請求項５】
前記生物処理手段の前段若しくは後段に、前記有機性廃棄物中の窒素分を所定量除去することにより堆肥化手段に導入する窒素分供給量を調整する窒素分供給量調整手段を設け、前記肥効成分比率制御手段に基づき該窒素分供給量調整手段を制御することを特徴とする請求項４記載の有機性廃棄物を原料とする堆肥製造システム。
【請求項６】
前記リン分供給量調整手段が、前記生物処理手段からリン分回収手段に導入する有機性排水の少なくとも一部をリン分回収手段の後段にバイパスするラインであることを特徴とする請求項４記載の有機性廃棄物を原料とする堆肥製造システム。
【請求項７】
季節毎若しくは作物毎の堆肥の需要に基づき、前記肥効成分比率制御手段を制御することを特徴とする請求項４若しくは５記載の有機性廃棄物を原料とする堆肥製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿、浄化槽汚泥及び生ごみ等の有機性廃棄物に生物処理を施し、発生した汚泥固形物を発酵させて堆肥を製造する方法及びシステムに関し、特に季節毎若しくは作物毎の堆肥の需要に応じて適した堆肥を供給する有機性廃棄物を原料とした堆肥製造方法及びそのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物処理における埋立地の逼迫化や有害物質の漏出による環境汚染が問題となっており、これらの対策として廃棄物のリサイクル技術が盛んに開発、実用化されている。その一つとして、有機性廃棄物を堆肥化して有機農法に利用することが試みられている。有機性廃棄物の堆肥化は、家庭から排出される生ごみを発酵させて堆肥化する小規模な装置から、し尿、浄化槽汚泥及び生ごみ等の処理設備に併設される大規模な設備まで存在し、資源の再利用化の観点から非常に有用な技術とされている。
【０００３】
一般に、有機性廃棄物の堆肥化は、廃棄物に活性汚泥処理若しくはメタン発酵処理等の生物処理を施した後に排出される汚泥固形分を約５０〜７０％の含水率まで水分調整し、堆肥化装置内で好気性条件下にて好気性微生物の働きにより有機物を分解して、より安全でより安定した物質に転換する技術をいう。
有機性廃棄物の堆肥化に関する技術は種々提案されおり、例えば堆肥化の際に最も深刻な問題の一つとして挙げられる、処理の長期化を改善した技術が特開２００１−３５４４８７公報（特許文献１）、及び特開平６−１４４９７６号公報（特許文献２）に開示され、また困難とされていた水分調整を、水分検知センサを利用することにより自動化した装置が特開平１１−１１６３６９号公報（特許文献３）に開示されている。
【０００４】
しかしながら、現在のところ前記したような効率化された堆肥化技術により製造された堆肥の殆どが捌けていないのが実状である。需要の変動に応じた堆肥が製造されておらず、過剰に製造された堆肥が貯蔵庫に余っているという問題がある。
有機農法で利用される堆肥は、窒素、リン、カリウムからなる肥効三成分がバランス良く配合されている必要があり、かつ育成する作物の種類や生育状態に応じて必要な栄養素が異なり、適した堆肥を使用しなければ作物の成長に支障を来してしまう。窒素分は作物の成育の初・中期に多量に必要とされ、リン分は根の発育や茎、葉の生長を盛んにし開花結実を促進する働きがあり、またカリ分は作物の体内で炭酸同化作用を促進する生理作用があり作物の茎、枝、葉を丈夫にする働きがある。
【０００５】
このように、堆肥を使用するにあたって肥効成分を十分考慮することが重要であり、堆肥を製造する際にはこれらを鑑みた上で需要に応じた肥効成分を有する堆肥を製造しなければならない。
そこで、特開平１０−２９１８７７号公報（特許文献４）では、有機系汚泥から所望含有成分の有機肥料を低コストで製造する方法を提案している。かかる発明は図４に示されるように、脱水汚泥ホッパ５１にて含水率が５０〜８５重量％となるように脱水し、添加成分貯留ホッパ５２よりの各種添加成分を乾燥機５３にて混合して造粒し堆肥を製造する。
【０００６】
前記添加成分とは、例えばゼオライト、追加肥料成分、ｐＨ調整成分脱臭剤、および／または土質改良剤等で、具体的にはゼオライト、消石灰、生石灰、微粉炭、塩化カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、粉末尿素等が挙げられている。
これにより、各成分が適度の含水率のもと、十分に混合されて乾燥されているため均質な堆肥が得られる。また、使用先の条件や要求に応じた成分を汚泥と同時に混合しているため、付加価値の高い堆肥を得ることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３５４４８７公報
【特許文献２】
特開平６−１４４９７６号公報
【特許文献３】
特開平１１−１１６３６９号公報
【特許文献２】
特開平１０−２９１８７７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１０−２９１８７７号公報に開示される装置では、添加成分を外部から多量に供給する必要があり、ランニングコストが高騰化してしまう。また、かかる従来技術では実施形態からも明らかなように、有機性廃棄物を脱水した有機系汚泥に添加成分を混合し堆肥化しているが、有機性廃棄物自体に含有される肥効成分の調整は不可能であり、成分調整には限界がある。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、需要の変動に応じた肥効成分をバランス良く含有する堆肥を製造でき、かつ有機性廃棄物に含まれる有価物を有効に利用でき低コストで堆肥を製造可能な有機性廃棄物を原料とした堆肥製造方法及びそのシステムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、
生物処理を施した有機性廃棄物を固液分離した後に有機性排水と分離した汚泥固形物を発酵して堆肥化する方法において、
前記有機性排水からリン分を回収し、一方植物性有機物を焼却若しくは炭化して生成したカリ分を回収し、
堆肥含有肥効成分比率（Ｎ：Ｐ：Ｋ）が目的とする比率となるように、前記回収したリン分及びカリ分を所定量ずつ前記汚泥固形物に混合し、需要に応じた肥効成分比率を有する堆肥を製造することを特徴とする。
【００１０】
有機性廃棄物に含有される窒素分の殆どは固液分離すると汚泥固形物側に移行し、一方リン分は一部有機性排水側に移行する。そこで、本発明では、前記有機性排水側に移行したリン分を回収し、汚泥固形物に所定量混合することで、富栄養化の原因となるリン分を排水から除去でき、かつ窒素分とともに有価的に再利用することができる。
かかる発明によれば、作物の育成に必要な肥効三成分である窒素分、リン分、カリ分比率（Ｎ：Ｐ：Ｋ）を容易に調整可能であるため需要に応じた肥効成分を有する堆肥を製造可能で堆肥の需要の幅が広がる。また、各肥効成分を有機性廃棄物若しくは植物性有機物から回収して添加しているため、ランニングコストを削減できるとともに、有機物中の有価物を有効利用でき従来より提唱されている環境問題、資源の枯渇化問題に貢献できる。
【００１１】
尚、前記植物性有機物には、例えば剪定枝或いは野菜屑等が用いられる。本発明では、これらの植物性有機物を一旦焼却若しくは炭化した後にカリ分として汚泥固形物に添加しているため、植物性有機物中に含有されるセルロースやリグニン等の生物難分解性物質が分解され、短時間で堆肥化が可能である。また、該炭化若しくは焼却した植物性有機物を汚泥固形物の水分調整に利用することもできる。
【００１２】
また、前記有機性廃棄物を生物処理する前段若しくは後段にて窒素分を所定量除去することにより前記肥効成分比率を調整することを特徴とする。
このように、有機性廃棄物に元々含有される窒素分を所望の肥効成分比率となるように予め調整しておくことにより、肥効成分の大幅な調整が可能となり、如何なる需要にも対応可能な堆肥を製造できる。
【００１３】
さらに、季節毎若しくは作物毎の堆肥の需要に基づき、前記肥効成分比率を調整することが好適である。これにより、作物の種類若しくは育成度合いに適した肥効成分を含有する堆肥を製造でき、堆肥需要が大幅に増加することが期待できる。従って、従来埋め立て処分していた有機性廃棄物の大部分を堆肥化できるようになり、埋立地の逼迫化の問題を改善することできる。
【００１４】
また、有機性廃棄物に生物処理を施す手段と、生物処理した後に有機性排水と分離した汚泥固形物を発酵して堆肥化する手段と、を備えた有機性廃棄物を原料とする堆肥製造システムにおいて、
前記有機性排水からリン分を回収する手段と、
植物性有機物を焼却若しくは炭化してカリ分を回収する手段と、
回収したリン分及びカリ分を夫々前記堆肥化手段に供給するラインと、
該ラインを介して堆肥化手段に供給するリン分及びカリ分供給量を夫々調整する供給量調整手段と、
堆肥含有肥効成分比率（Ｎ：Ｐ：Ｋ）が目的とする比率となるように前記各供給量調整手段を制御する肥効成分比率制御手段と、を設け、
需要に応じた肥効成分比率を有する堆肥を製造することを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記生物処理手段の前段若しくは後段に、前記有機性廃棄物中の窒素分を所定量除去することにより堆肥化手段に導入する窒素分供給量を調整する窒素分供給量調整手段を設け、前記肥効成分比率制御手段に基づき該窒素分供給量調整手段を制御するとよい。
このように、植物の育成に欠かせない肥効三成分の堆肥化装置への供給量を夫々調整するリン分供給量調整手段、カリ分供給量調整手段及び窒素分供給量調整手段を設け、需要に応じた肥効成分比率を有するように前記比率成分制御手段により夫々の供給量調整手段を統括的に制御することにより、確実にかつ簡単に目的とする肥効成分が配合された堆肥を製造することができる。
【００１６】
また、前記リン分供給量調整手段が、前記生物処理手段からリン分回収手段に導入する有機性排水の少なくとも一部をリン分回収手段の後段にバイパスするラインであることを特徴とする。
かかる発明は、リン分回収手段に導入する有機性排水量を調整することで必要量のリン分を回収可能に構成している。このとき、三方弁等を具備してバイパスにより迂回させ排水量を調整するとよい。これにより、簡単な構成でもって堆肥化装置へのリン分供給量を調整することができる。
さらにまた、これらの発明において季節毎若しくは作物毎の堆肥の需要に基づき、前記肥効成分比率制御手段を制御することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１実施形態に係る堆肥製造システムの全体構成図、図２は本発明の第２実施形態に係る堆肥製造システムの全体構成図、図３は作物毎及び季節毎の堆肥需要を示す表である。
【００１８】
本実施形態に係る堆肥製造システムにおいて原料とされる有機性廃棄物には、し尿、浄化槽汚泥及び生ごみを主体とする有機物が適しているが、特にこれらに限定されるものではなく、工場排水、家畜糞尿若しくは作物収穫残渣等も利用可能である。
図１に示される本第１実施形態について説明する。本第１実施形態では、まず有機性廃棄物を活性汚泥処理装置１０に導入し、好気性条件下にて生物処理する。ここで廃棄物中の有機物は酸化、凝集して沈降分離される。
【００１９】
前記活性汚泥処理装置１０で沈降分離した有機性排水側にはリン分の一部が移行し、一方汚泥固形物側には窒素分の大部分が移行する。
そこで、分離した有機性排水を活性汚泥処理装置１０の後段に設けたリン回収装置１１に導入する。該リン回収装置１１は、カルシウム塩による流動晶析法によって、ヒドロキシアパタイトとして回収する装置や、有機性排水に塩化マグネシウム、アンモニア水を添加してリン酸マグネシウムアンモニウム粒子としてリン分を回収する装置等が適している。このようにしてリン分を回収することにより、リン分と同時にカルシウムやマグネシウム等の植物に必要な養分が回収でき好適である。
【００２０】
また、本実施形態では有機性廃棄物からリン分を回収しているため、枯渇化が危惧されているリンを再利用できるとともに、リン分の外部への放出による環境汚染を防止することができる。
前記リン分回収装置１１から排出された有機性排水は、必要に応じて高度処理設備１２に導入され、混和凝集処理、活性炭吸着処理等の処理を施された後に放流される。
【００２１】
一方、前記活性汚泥処理装置１０から排出された窒素分を含有する汚泥固形分２４は脱水機１３に導き、遠心分離等の機械的脱水方法により脱水する。
また、かかるシステムは剪定枝・野菜屑等の植物性有機物を炭化する炭化装置１５を具備している。該炭化装置１５では、植物性有機物を熱分解して有機物中のセルロース、リグニン等の生物難分解性物質を分解し、後段の堆肥化にて発酵し易い状態とする。これにより、堆肥化に際して発酵時間の短縮化が図れる。
そして、カリ分を多く含む炭化物を回収する。尚、前記炭化装置１５は焼却炉にて代用することもできる。
【００２２】
前記リン回収装置１１及び炭化装置１５にて回収したリン分及びカリ分含有炭化物を夫々供給ライン２０、２２を介して前記汚泥固形物と混合し、堆肥化装置１４に導入する。ここで前記リン分及び炭化物は水分調整剤としても利用可能で、堆肥化装置１４に導入する汚泥固形物の含水率が約５０〜８０％となるように調整する。
前記堆肥化装置１４は、撹拌機構を具備し、ロータリーキルン式、パドル式、サイロ式、スクリュー式等の形状を有する発酵槽を主体として構成される。該堆肥化装置１４では、導入した汚泥固形物、リン分及び炭化物の混合物を好気性条件下で発酵、乾燥して堆肥を製造する。製造した堆肥は成型、袋詰して搬出される。
このように、有機物から回収したリン分及びカリ分を混合して堆肥を製造することにより、肥効三成分がバランス良く配合された堆肥を製造することができ、需要の幅が広がる。
【００２３】
次に、本発明の第２実施形態に係る堆肥製造システムにつき図２により説明する。かかる第２実施形態は、作物毎若しくは季節毎の堆肥需要に応じた肥効成分を含む堆肥を簡単な制御で以って製造できるシステムである。
有機性廃棄物はまず窒素分除去装置１６に導入される。該窒素分除去装置１６は、例えば電極を備えた電解槽を有する構成とし、有機性廃棄物中の塩化物イオン及び塩類を電気分解して次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）等の次亜塩素酸系薬剤を生成し、この薬剤の強力な酸化力により窒素分を分解するようにしてもよい。尚、かかる窒素分除去装置１６は、電気透析手段、アンモニアストリッピング手段、硝化脱窒手段等何れを用いてもよい。かかる窒素分除去装置１６は所定量の窒素分を除去可能なように窒素分供給量調整手段を具備する。
【００２４】
前記窒素分除去装置１６にて窒素分を除去した有機性廃棄物は活性汚泥処理装置１０に導き、好気性菌の作用により有機物を分解し、凝集沈殿する。そして、前記活性汚泥処理装置１０から排出された有機性排水はリン分回収装置１１に導入し、排水中のリン分を回収する。該リン分回収装置１１に導入する排水の量は、三方弁１８により制御し、有機性排水の少なくとも一部はバイパス２３を介して後段の水処理設備１２に送給する。このように、リン回収装置１１は、三方弁１８及びバイパス２３からなるリン分供給量調整手段を具備し、堆肥化に使用する量のリン分のみを回収するように構成している。
【００２５】
また、かかるシステムは剪定枝・野菜屑等の植物性有機物を炭化する炭化装置１５を具備しており、ここでカリ分を含有する炭化物を生成している。
一方、前記活性汚泥処理装置１０から引き抜かれた汚泥固形物２４は、脱水機１３にて所定含水率まで脱水した後、前記リン回収装置１１により回収したリン分と前記炭化装置１５により生成したカリ分含有炭化物とを夫々供給ライン２０、２２を介して添加して堆肥化装置１４に導入し、好気性条件下で発酵して堆肥を製造する。
【００２６】
かかるシステムには、夫々の肥効成分（Ｎ：Ｐ：Ｋ）を統括して制御する肥効成分比率制御装置１７が設けられている。該肥効成分比率制御装置１７は、例えば図３に示されるような堆肥需要データに基づき肥効成分の配合割合を設定する。
該肥効成分比率制御装置１７は、前記窒素分供給量調整手段、前記リン分供給量調整手段、及び前記カリ分供給ライン２２上に設けられたカリ分供給量調整手段１９に接続され、予め設定した肥効成分比率に基づきこれらを制御する。即ち、前記窒素分に関しては、窒素分供給ライン２１を介して供給される窒素分の比率を調整するために、前記制御手段１７により前記窒素分供給量調整手段を制御して所定量の窒素分が汚泥固形物中に残留するようにする。
【００２７】
また、リン分に関しては、リン分回収装置１１に具備される三方弁１８及びバイパス２３からなるリン分供給量調整手段を前記制御装置１７により制御し、予め設定したリン分を回収して汚泥固形物に供給できるようにする。
さらにまた、カリ分に関しては、前記制御手段１７により前記カリ分含有炭化物供給ライン２２上に設けられたカリ分供給量調整手段を制御して、予め設定したカリ分を汚泥固形物に供給するようにする。
このように、需要に応じた肥効成分が堆肥化装置１４に導入されるように、統括的に肥効成分制御装置１７にて制御することにより簡単にかつ確実に目的とする肥効成分比率を有する堆肥を製造することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、作物の育成に必要な肥効三成分である窒素分、リン分、カリ分比率を用意に調整可能であり、需要に応じた肥効成分を有する堆肥を製造可能で堆肥の需要の幅が広がる。また、各肥効成分を有機性廃棄物若しくは植物性有機物から回収して添加しているため、ランニングコストが削減できるとともに、有機物中の有価物を有効利用でき従来より提唱されている環境問題、資源の枯渇化問題に貢献できる。
また、季節毎若しくは作物毎の堆肥の需要に基づき肥効成分比率を調整することにより、作物の種類若しくは育成度合いに適した肥効成分を含有する堆肥を製造でき、堆肥需要が大幅に増加することが期待できる。従って、従来埋め立て処分していた有機性廃棄物の大部分を堆肥化できるようになり、埋立地の逼迫化による問題を改善することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る堆肥製造システムの全体構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る堆肥製造システムの全体構成図である。
【図３】作物毎及び季節毎の堆肥需要を示す表である。
【図４】従来の有機汚泥肥料の製造装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１０    活性汚泥処理装置
１１    リン分回収装置
１４    堆肥化装置
１５    炭化装置
１６    窒素分除去装置
１７    肥効成分比率制御装置
１８    三方弁
１９    カリ分供給量調整手段
２０    リン分供給ライン
２１    窒素分供給ライン
２２    カリ分含有炭化物供給ライン
２３    有機性排水バイパス
【図１】
2004182524.tif 000003
【図２】
2004182524.tif 000004
【図３】
2004182524.tif 000005
【図４】
2004182524.tif 000006