(57)【要約】【課題】有機汚泥等の被処理物が発酵処理槽の内部で速やかに混合され、かつ空気が被処理物に均一に送入される、簡単な構造で、かつ保守点検の容易な発酵処理装置を提供すること。【解決手段】本発明は、被処理物の投入口、処理した被処理物の排出口、水平な回転軸に取り付けられた複数の板状の攪拌羽根を有する横型円筒形の発酵処理槽において、攪拌羽根の先端部を２段階に折り曲げた傾斜面部分を有する形状とした板状の攪拌羽根の２枚を１組として、互いに角度を９０度ずらして回転軸に２組以上取り付けたことを特徴とする、好気発酵処理装置であり、２枚の攪拌羽根が、折り曲げ面を互いに反対方向とし、回転軸に対して１８０°反対側の位置関係であることが好ましい。また、圧縮空気を自動開閉弁のコントロールによって、発酵処理槽の底部にその長手方向に設けられた複数の送気口を通して均一に送入する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の投入口、処理済みの被処理物の排出口、水平な回転軸に取り付けられた複数の板状の攪拌羽根を有する横型円筒形の発酵処理槽において、羽根の先端部を２段階に折り曲げた傾斜面部分を有する板状の攪拌羽根の２枚を１組として、互いに角度を９０度ずらして回転軸に２組以上取り付けたことを特徴とする、好気発酵処理装置。
【請求項２】
２枚の攪拌羽根が、折り曲げ面を互いに反対方向とし、回転軸に対して１８０°反対側の位置関係であることを特徴とする、請求項１記載の好気発酵処理装置。
【請求項３】
２枚の攪拌羽根が、その取り付け部で回転軸にボルトとナットで固定されていることを特徴とする、請求項１または２記載の好気発酵処理装置。
【請求項４】
横型円筒形の発酵処理槽の底部に、その長手方向に圧縮空気の送入用の複数の送気口を設け、これらの送気口に自動開閉弁を介してコンプレッサーに接続した空気配管を接続していることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の好気発酵処理装置。
【請求項５】
送気口が、攪拌羽根の回転方向に対して逆の方向に傾斜して取り付けられていることを特徴とする、請求項４記載の好気発酵処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物の作用を利用して有機汚泥等を発酵分解する好気発酵処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機汚泥等を微生物の作用によって発酵分解させるためには、発酵槽内の被処理物が適切な含水率を有し、かつ被処理物に通気性があることが要求される。被処理物が有機汚泥である場合には、発酵処理を行なうのに適した汚泥の含水率は６０％程度である。しかしながら、一般に回収された汚泥は多量の水分を含んでいるのが普通であり、し尿処理汚泥や下水処理汚泥などの有機汚泥をスクリュープレスなどで脱水処理したものであっても、脱水後の通常の含水率は８０％程度である。
【０００３】
そこで、このような汚泥を発酵処理装置に投入する前に、これらの汚泥の含水率を低下させるために、これらの高含水率の汚泥を発酵処理装置の中に残留させた含水率の低い既に処理済の堆積汚泥と混合して、含水率を６０％程度とすることが行なわれている。この場合には、発酵処理装置の投入口付近に滞留している新しい投入汚泥を、速やかに処理装置内部に移送し、効率よく処理済の堆積汚泥と混合させることが要求される。このような目的のために、例えば竪型円筒形の発酵処理装置において、攪拌羽根を回転させる回転軸の内部にスクリューコンベアーを設けた構造の処理装置とし、攪拌羽根とは別にこのスクリューコンベアーを回転させることによって投入汚泥と堆積汚泥の強制的な循環移送を行なう方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような方式の処理装置は構造が複雑となり高価であり、スクリューコンベアーに汚泥が詰まった場合には移送機能が停止してしまう可能性があるほか、スクリューコンベアーの点検が困難であったり、破損した場合にはその補修に手間がかかるなど、維持管理の負担が大きくなるという問題があった。
【０００４】
また、被処理物の通気性を改善するために、例えば処理槽の底部からコンプレッサーを用いて圧縮空気を送り込む方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この方法では空気の送入口が処理槽の底部の中心に取り付けられているため、底部から空気が均一に送入されず、発酵汚泥の性状にばらつきが生ずるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２２５０３９号公報
【特許文献２】
特開昭５７−１２３８８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、発酵処理槽に投入された汚泥が速やかに内部に移送されて混合され、かつ発酵処理槽の底部から均一に空気を送入することができる、従来のものよりも簡単な構造で、かつ保守点検の容易な発酵処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来の方法のこのような問題点を解決し、上記の課題を解決した発酵処理装置を開発すべく鋭意研究を行い、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の内容をその要旨とするものである。
（１）被処理物の投入口、処理済みの被処理物の排出口、水平な回転軸に取り付けられた複数の板状の攪拌羽根を有する横型円筒形の発酵処理槽において、羽根の先端部を２段階に折り曲げた傾斜面部分を有する板状の攪拌羽根の２枚を１組として、互いに角度を９０度ずらして回転軸に２組以上取り付けたことを特徴とする、好気発酵処理装置。
（２）２枚の攪拌羽根が、折り曲げ面を互いに反対方向とし、回転軸に対して１８０°反対側の位置関係であることを特徴とする、前記（１）記載の好気発酵処理装置。
（３）２枚の攪拌羽根が、その取り付け部で回転軸にボルトとナットで固定されていることを特徴とする、前記（１）または（２）記載の好気発酵処理装置。
（４）横型円筒形の発酵処理槽の底部に、その長手方向に圧縮空気の送入用の複数の送気口を設け、これらの送気口に自動開閉弁を介してコンプレッサーに接続した空気配管を接続していることを特徴とする、前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の好気発酵処理装置。
（５）送気口が、攪拌羽根の回転方向に対して逆の方向に傾斜して取り付けられていることを特徴とする、前記（４）記載の好気発酵処理装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図面を用いて更に具体的に説明する。
図１は本発明の好気発酵処理装置の発酵処理槽１の縦断面図であり、図２は発酵処理槽１内に取り付けた攪拌羽根部分のモーター側から見た断面図であり、図３は攪拌羽根１９の詳細図、図４は攪拌羽根２０の詳細図、図５は発酵処理槽１の送気口の取り付け説明図である。
発酵処理槽１は、横型円筒形であり、円筒の中心部に回転軸１３を有し、この回転軸１３の一端は側壁５に着脱可能に固定された軸受け１４を介し、また回転軸の他端は発酵処理槽１の他端の側壁６に着脱可能に固定された軸受け１５を介して回転自在に取り付けられている。回転軸１３は攪拌羽根の取り付けやすさの点から、その断面形状が正方形のものが好ましい。側壁６にはモーターベース１０により駆動用のモーター１１が取り付けられ、回転軸１３はカップリングによってこのモーター１１と連結されている。
【００１０】
この回転軸１３には、攪拌羽根の先端部を２段階に折り曲げた形状とした板状の攪拌羽根１９を、その２枚を１組として、２組以上が互いに角度を９０度ずらして取り付けられている。この板状の攪拌羽根１９は、図３に示すように、取り付けられた回転軸１３から直角に延伸する板状部分１９ａと、その先端部の１／２〜１／４の部分で板状部分１９ａに対して２０°〜４０°の角度で斜めに折り曲げられた第１の傾斜面部分１９ｂと、その先で板状部分１９ａに対して９０°の角度に折り曲げられた第２の傾斜面部分１９ｃと、回転軸１３に固定するための取り付け部１９ｄとから成っている。この攪拌羽根１９及び２０の先端（１９ｃの折り曲げた側面）と発酵処理槽の内壁２と間は、ほとんど隙間がなく、通常５ｍｍから１０ｍｍ程度の隙間となるように取り付ける。第２の傾斜面部分１９ｃは、図３の側面図に示すように、その側面が板状部分１９ａの側面に対して直角、即ち９０°となっており、回転軸１３と並行になっている。
【００１１】
この攪拌羽根１９は、図３に示すように、例えば、その展開図に示す形状の金属などの板状の材料を第１の折り線イで折り曲げて板状部分１９ａと第１の傾斜面部分１９ｂを形成し、さらに第２の折り線ロで折り曲げて第２の傾斜面部分１９ｃを形成して、図３に示す形状の攪拌羽根とする。
このような形状の攪拌羽根を使用することにより、この羽根の回転とともに第１の傾斜面部分１９ｂによって被処理物をモーター側かその反対側へ押出すスライド効果を発揮し、第２の傾斜面部分１９ｃによって被処理物を処理槽の底部から上方へ掻き上げる攪拌効果を発揮する。
【００１２】
また、発酵処理槽１の両側壁５および６に面した位置に取り付ける攪拌羽根２０は図４に示す形状のものとすることが好ましい。即ち、この位置においては発酵処理槽１の側壁の方向へ被処理物を移動させる必要はなく、発酵処理槽１の側壁と反対の処理槽の内部の方向に被処理物を移動させる必要があるため、２枚の攪拌羽根のうち片方は攪拌羽根１９と同一の形状とし、もう一方は攪拌羽根２０のような形状とする。この攪拌羽根２０は、図４に示すように、攪拌羽根１９の第１の傾斜面部分１９ｂに相当する部分がなく、回転軸１３から直角に延伸する板状部分２０ａと、その先端部で板状部分２０ａに対して９０°の角度に折り曲げられた第２の傾斜面部分２０ｂと、回転軸１３に固定するための取り付け部２０ｃとから成っている。
このような２枚１組の攪拌羽根を回転させることにより、攪拌羽根２０によって被処理物が発酵処理槽１の底部からかき上げられて上方へ移動すると共に、もう一つの攪拌羽根１９により発酵処理槽１の内部の方向へ移動させられるように作用する。
【００１３】
このような形状の２枚の攪拌羽根１９および２０が互いに折り曲げた面が反対側となるような位置関係で、回転軸に対してそれぞれの板状部分が垂直になるように対向して取り付けられている。即ち、この２枚１組の攪拌羽根１９は、折り曲げ面を互いに反対方向とし、回転軸に対して１８０°反対側の位置関係で回転軸に取り付けられることが好ましい。攪拌羽根の回転軸への取り付けは、羽根の取替えや保守点検のために容易に取り外すことができるように着脱自在に取り付けることが好ましく、例えばボルトとナットによって回転軸に固定することが好ましい。発酵処理槽１の中でのこの２枚１組の攪拌羽根の取り付け間隔は発酵処理槽１の大きさにも依存するが、一般的に５０〜３００ｍｍの間隔で、好ましくは１５０〜２００ｍｍの間隔で取り付ける。実際には、隣り合う羽根の先端部分の間の間隔はほとんどない状態が好ましく、２０〜５０ｍｍであることが好ましい。また、この攪拌羽根の回転数は、発酵処理槽１の大きさや処理する汚泥の量によっても変わるが、一般的に毎分０．５〜５回転、好ましくは毎分１〜２回転の回転数で処理する。
【００１４】
発酵処理槽１は、その側端部の上部に被処理物である汚泥の投入口７を有し、下部に処理の終わった後の被処理物の排出口８を有する。また、その内部は中空に形成され、内壁２と外壁３の隙間には断熱剤４を有している。また、発酵処理槽１の底部には、内部を加熱するための加熱手段として例えばパイプヒーター１２が一様に張り巡らされている。発酵処理槽１の投入口と反対側の上部空間には吸引口９が形成されており、外部の吸引ファンに接続され、発酵処理槽１の中の空気を吸引し、臭気漏れを防ぐために空間部がわずかに負圧のなるようにしている。
【００１５】
発酵処理槽１の底部にはその長手方向にコンプレッサーからの圧縮空気を送入する為の送気口１６が一定間隔で形成されている。この送気口１６にはそれぞれ自動開閉弁１７が取り付けられ、これに空気配管１８が取り付けられ、さらにコンプレッサーに接続している。
この送気口１６は、発酵処理槽１の壁面に垂直に取り付けてもよいが、攪拌羽根の回転等によってこの送気口に被処理物の汚泥が詰まり、空気の送入が妨げられるおそれがある。このようなトラブルを防止するために、送気口１６は発酵処理槽１の壁面に対して垂直ではなく、図５に示すように攪拌羽根の回転方向に対して逆方向に傾斜した状態に取り付けることが好ましい。このように送気口１６を取り付けることによって、発酵処理槽１の運転を続け、攪拌羽根が回転しても送気口１６の詰まりが防止することができる。
【００１６】
次に、本発明の好気発酵処理装置を用いた有機汚泥の発酵処理の方法について説明する。
発酵処理槽１の内部には、その前のバッチの処理として既に発酵処理を行った水分がおよそ４０質量％程度の被処理物の汚泥をその容積の２０〜４０％の量で堆積汚泥として残留させてある。モーターを起動して攪拌羽根を回転し、この堆積汚泥を攪拌する。攪拌羽根の回転数は、毎分０．５〜５．０回転であり、好ましくは毎分１．０〜２．０回転であり、もっとも好ましくは毎分１．５回転程度である。また、吸引口９を外部のファンに接続して内部の吸引を開始し、自動開閉弁１７を開いて送気口１６から圧縮空気の送入を開始する。ここに、予め脱水処理を行なった水分がおよそ８０質量％程度の処理用汚泥を投入口７から、発酵処理槽１の容積のおよそ６０〜８０％となる量まで少量ずつ投入する。処理用汚泥の投入を完了後、攪拌羽根の回転を続けて処理用汚泥の発酵処理を回分方式で行なう。装置の大きさにもよるが、汚泥の投入には１０〜５０時間、好ましくは２０〜４０時間をかけて徐々に行い、発酵処理にはその前後の加熱及び冷却時間も含めて、５日〜２０日、好ましくは１週間〜２週間の時間をかけて行なう。
【００１７】
攪拌羽根の回転に伴って、内部の汚泥は攪拌羽根１９の第２の傾斜面部分１９ｃによって上方に持ち上げられて落下し、投入された汚泥はその攪拌作用によって堆積汚泥と混合されるとともに、攪拌羽根１９の傾斜した部分である第１の傾斜面部分１９ｂの作用によって前方へ押出される。即ち、図１においては、攪拌羽根１９のうちの上部の羽根によって被処理物は右側、即ち矢印Ａのモーター方向へ押出され、下部の羽根によって左側、即ち矢印Ｂの排出口方向へ押出され、攪拌羽根がさらに回転することによりその後にはこれとは逆方向の移動が起こり、被処理物が１９ｃの部分による掻き上げ効果とともに、左と右の方向に移動するという運動によって攪拌が行なわれる。図２は、図１において中央部の攪拌羽根１９をモーター側から見たものであるが、２枚１組の攪拌羽根１９が互いに９０°ずれて攪拌軸１３に取り付けられており、これが矢印Ｃの方向に回転することによって被処理物である汚泥が上方へ掻きあげられると同時に、紙面の前方または後方の方向へ押出されるという作用を受ける。
【００１８】
また、この発酵処理を行なう間、コンプレッサーから空気配管１８、発酵処理槽１の底部に設けた送気口１６を通して圧縮空気を送入する。この場合、送気口１６の下に取り付けた自動開閉弁１７の開閉をコントロールして、一つの自動開閉弁のみを開き、残りの自動開閉弁は閉じた状態として空気を送入し、このような送気を一端の弁から他端の弁に向かって順次、繰り返して行なうというパターンで圧縮空気の送入を行なうことが好ましい。このような空気の送入を行なうことによって、発酵処理槽１内の被処理物全体に空気が均一に吹き込まれ、発酵処理が効率よく行なわれる。
更に、この発酵処理の間、発酵処理槽１の底部に設けたパイプヒーターなどの加熱手段によって被処理物を加熱し、微生物の活動に伴う発熱と併せて、６０〜８０℃、好ましくは６５〜７０℃の温度に加熱し、２日以上保持することが好ましい。
【００１９】
以上述べたように、攪拌羽根の回転を続けて少なくとも２日、好ましくは数日間の発酵処理を行なうことにより、内部の被処理物である汚泥は均一に攪拌されるとともに、水分が約６０％、温度が約６５〜７０℃に調節され、同時に発酵処理槽１の底部から圧縮空気が被処理物全体に均一の状態で吹き込まれるので、微生物の活動が活発になり、発酵処理槽１全体で微生物による発酵が効率よく行なわれる。
また、本発明の発酵処理装置は、上述のように比較的簡単な構造であるため比較的低コストで強度が大きなものすることができる。攪拌羽根１９を一定間隔で９０°づつずらして配置しているため汚泥の混合時の負荷も分散され、耐久性に優れ、また攪拌羽根の取り付けと取り外しが容易な構造であり、発酵処理装置の保守点検や修理が容易で維持管理の負担を軽減できるというメリットも有する。
【００２０】
【実施例】
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。なお、実施例中、「％」は、特別に記載しない限り質量基準である。
【００２１】
実施例：
図１に示す好気発酵処理装置を用いて下水汚泥の発酵処理を行なった。内容積が２ｍ３の発酵処理槽１の内部に、水分が約４０％の発酵処理済の汚泥をその容積が発酵処理槽１の約４０容積％となる量で残した。発酵処理槽１の底部のパイプヒーターに通電して加熱を開始し、外部ファンを動かして吸引口９から発酵処理槽１の上部の空間部を吸引した。また、自動開閉弁１７の開閉をコントロールして一つずつ自動開閉弁が順番に開くように設定し、送気口１６からコンプレッサーの圧縮空気を発酵処理槽１の内部に送入した。この状態でモーターのスイッチを入れて、攪拌羽根１９および２０を毎分１．５回転の回転数で回転させて、攪拌を開始した。
ここに、予めスクリュープレス脱水機で脱水した，水分が約８０％の発酵処理用の下水汚泥の約４００Ｋｇを投入口７から約１６時間かけて徐々に投入した。投入完了後も、攪拌羽根を毎分１．５回転で回転させて攪拌を続け、パイプヒーターで加熱し、微生物の活動に伴う発熱と併せて、汚泥の温度が６５℃以上となるように調節し２日間以上保持した。送気口１６から圧縮空気を送入しつつ、攪拌羽根を１分間回転、９分間停止という間欠運転で回転させて、１週間この状態で汚泥の発酵処理を行なった。汚泥温度が６５℃以上で２日間以上加熱するが、汚泥中の水分が４０％以下になった場合は、パイプヒーターの加熱を停止した。発酵処理が終了した後、圧縮空気の送入を続けながらパイプヒーターのスイッチを切って回転を続け、発酵処理槽１を放置冷却した。ほぼ室温に冷却した後、動力により発酵処理槽１のモーター側を持ち上げて、排出口８を開いて処理済の汚泥を取り出した。
得られた処理済の汚泥は、水分が約４０％で臭気がほとんどなく、発酵処理が良好に行なわれたことがわかった。また、発酵処理後の汚泥を分析したところ、下水汚泥堆肥の品質基準及び汚泥発酵肥料許容含有率値を十分に満たしている品質であった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の好気発酵処理装置は、その攪拌羽根が特殊な形状を有するものであるので、内部の被処理物が効率よく攪拌され、特に左右方向と上下方向への被処理物の移動の作用があるため、被処理物の発酵処理を効率よく行うことができる。また、その構造が比較的簡単であり、攪拌羽根の取り付けや取り外しも簡単に行なうことができるので、比較的低いコストで耐久性の高い装置とすることができ、かつ装置の保守点検や修理が容易である。
更に、好気発酵処理装置の底部から圧縮空気を、装置内での偏りがなく均一に送入することができるので、高い効率で発酵処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好気発酵処理装置の垂直断面図である。
【図２】発酵処理槽１内のモーター側から見た攪拌羽根の正面図である。
【図３】攪拌羽根１９の展開図、正面図および側面図である。
【図４】攪拌羽根２０の展開図、正面図および側面図である。
【図５】発酵処理槽１の送気口２２の取り付け説明図である。
【符号の説明】
１．発酵処理槽
２．内壁
３．外壁
４．断熱材
５．側壁
６．側壁
７．投入口
８．排出口
９．吸引口
１０．モーターベース
１１．モーター
１２．パイプヒーター
１３．回転軸
１４．軸受け
１５．軸受け
１６．送気口
１７．自動開閉弁
１８．空気配管
１９．攪拌羽根（２段折）
１９ａ．板状部分
１９ｂ．第１の傾斜面部分
１９ｃ．第２の傾斜面部分
１９ｄ．取り付け部
２０．攪拌羽根（１段折）
２０ａ．板状部分
２０ｂ．第２の傾斜面部分
２０ｃ．取り付け部
【図１】
2004202367.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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