(57)【要約】【課題】粘度の高い家畜糞を多く含む有機性廃棄物を効率的に流動性を持たせるとともに粉砕することのできる有機性廃棄物の前処理方法および装置を提供する。【解決手段】粘度の高い有機性廃棄物を糞尿巡回タンク１に供給して加水して流動性を高める第１工程と、糞尿巡回タンク１の外部に設けた湿式切削型破砕ポンプ５に糞尿巡回タンク１内の流動性材料を供給して切削破砕するとともに破砕物を糞尿巡回タンク１に戻す第２工程と、第２工程を複数回繰り返して糞尿巡回タンク１内の流動性材料を細断する第３工程と、細断後の流動性材料を糞尿巡回タンク１から定量供給ポンプ９により定量供給して湿式臼型破砕機１１によりすり潰す第４工程と、第４工程で処理された流動性材料を固液分離機１２により固形分と液体分に分離して本処理工程に供給する第５工程とを含む、有機性廃棄物の前処理方法。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘度の高い有機性廃棄物を巡回タンクに供給して加水して流動性を高める第１工程と、
前記巡回タンクの外部に設けた湿式切削型破砕機に前記巡回タンク内の流動性材料を供給して切削破砕するとともに破砕物を前記巡回タンクに戻す第２工程と、
前記第２工程を複数回繰り返して前記巡回タンク内の流動性材料を細断する第３工程と、
細断後の流動性材料を前記巡回タンクから定量供給ポンプにより定量供給して湿式臼型破砕機によりすり潰す第４工程と、
前記第４工程で処理された流動性材料を固液分離機により固形分と液体分に分離して本処理工程に供給する第５工程と
を含む、有機性廃棄物の前処理方法。
【請求項２】
粘度の高い有機性廃棄物を貯留して加水する巡回タンクと、
前記巡回タンクの外部に設けられ、前記巡回タンクから供給された流動性材料を切削破砕するとともに破砕物を前記巡回タンクに戻す湿式切削型破砕機と、
前記巡回タンクから供給される細断後の流動性材料を定量供給する定量供給ポンプを通してすり潰す湿式臼型破砕機と、
前記湿式臼型破砕機によりすり潰された流動性材料を固形分と液体分に分離して本処理工程に供給する固液分離機と
を備えた、有機性廃棄物の前処理装置。
【請求項３】
前記湿式切削型破砕機の排出部側配管に三方切替バルブの入口を接続し、その三方切替バルブの第１出口に前記巡回タンクへの還流パイプを接続し、第２出口に定量供給する定量供給ポンプを通して前記湿式臼型破砕機への供給パイプを接続したことを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の前処理装置。
【請求項４】
前記湿式臼型破砕機を、流動性材料を受け入れる中継タンクを下部に、流動性材料をすり潰す固定臼および回転臼を中間に、前記回転臼を回転駆動する駆動モータを上部に配置した構造としたことを特徴とする請求項２または３に記載の有機性廃棄物の前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家畜糞尿、生ゴミ等の、特に繊維質を含む有機性廃棄物の前処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生ゴミやし尿等の有機性廃棄物を処理する方法としては、数多くの提案がなされている。
【０００３】
特開平１１−２７７０４１号公報（特許文献１）には、生ゴミやし尿系汚泥などの有機性廃棄物を破砕する破砕手段と、破砕された廃棄物を貯留する廃棄物処理装置と、この廃棄物処理装置に設けられ貯留する廃棄物を撹拌混合する撹拌手段と、撹拌混合された廃棄物から夾雑物を分離除去しメタン発酵処理するための分離液を分集する固液分離手段とを備えたメタン発酵処理の前処理装置が開示されている。
【０００４】
特開平１１−３１９７８３号公報（特許文献２）には、し尿、浄化槽汚泥などのスラリー状の有機性廃棄物と生ゴミなどの固形の有機性廃棄物とを混合してパルパー破砕工程に導入して、パルパーで混合物中の液状分によって形成される渦流により有機性固形分を破砕し、その後に嫌気性発酵工程へ導入して発酵させ、メタンガスを回収する有機性廃棄物の処理方法が開示されている。
【０００５】
特開２００１−３００４８６号公報（特許文献３）には、有機性廃棄物を第１の可溶化槽で可溶化して第１の可溶化物を生成させ、第１の可溶化物を第１の可溶化残渣と第１の可溶化液とに固液分離し、第１の可溶化残渣を第２の可溶化槽で可溶化して第２の可溶化物を生成させ、第２の可溶化物を第２の可溶化残渣と第２の可溶化液とに固液分離し、第１の可溶化液と第２の可溶化液とをメタン発酵槽に導入してメタン発酵させるメタン発酵処理方法が開示されている。
【０００６】
特開２００２−１８３９８号公報（特許文献４）には、生ゴミから夾雑物を除去し微小に破砕処理した後の有機性廃棄物を酸発酵槽を用いて有機酸に変換しメタン発酵槽を用いて嫌気性処理しメタンガス等と水からなる安定した排出物に減溶化する方法が開示されている。
【０００７】
特開２００２−３３６８２５号公報（特許文献５）には、生ゴミ、し尿、浄化槽汚泥等の有機性廃棄物を遠心型破砕分別機で粗破砕分別して生ゴミ等の破砕物と夾雑物とに分別し、破砕物を可溶化し、その可溶化処理物を固液分離装置で固液分離した液状分をメタン発酵の原料とし、固形分を再資源化原料とする有機性廃棄物のリサイクル方法が開示されている。
【０００８】
以上のような有機性廃棄物の処理方法に共通することは、有機性廃棄物を破砕して、発酵処理が効率よく行われるようにすることである。
【０００９】
破砕処理の装置としては、各種の破砕機が用いられているが、特開２００２−１７７９２０号公報（特許文献６）には、生ゴミを主とする廃棄物を懸濁液精製槽に水没させて設置した石臼で細かく粉砕し、懸濁液を精製する前処理装置と、その懸濁液を分解反応室で短時間で２００〜３００℃の高温度に加熱し、懸濁液中の可溶物質を高温下で水蒸気、水素、酸素に曝して加熱分解または加水分解することにより浄化処理する加熱処理装置を備えた廃棄物浄化処理装置が開示されている。
【００１０】
また、廃棄物を粉砕するために臼式の破砕装置を用いることは、特許文献６のほかに、特開平６−１８５７１８号公報（特許文献７）、特開平７−２５６６４４号公報（特許文献８）、特開平７−２５６６４５号公報（特許文献９）、特開平８−２７６４２８号公報（特許文献１０）、特開平８−２７７１８７号公報（特許文献１１）、特開平９−２４３６０号公報（特許文献１２）、特開平１０−２０２１３６号公報（特許文献１３）に記載されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−２７７０４１号公報
【特許文献２】
特開平１１−３１９７８３号公報
【特許文献３】
特開２００１−３００４８６号公報
【特許文献４】
特開２００２−１８３９８号公報
【特許文献５】
特開２００２−３３６８２５号公報
【特許文献６】
特開２００２−１７７９２０号公報
【特許文献７】
特開平６−１８５７１８号公報
【特許文献８】
特開平７−２５６６４４号公報
【特許文献９】
特開平７−２５６６４５号公報
【特許文献１０】
特開平８−２７６４２８号公報
【特許文献１１】
特開平８−２７７１８７号公報
【特許文献１２】
特開平９−２４３６０号公報
【特許文献１３】
特開平１０−２０２１３６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、有機性廃棄物が、生ゴミなどのほかに、牛糞など粘度が高く細かい繊維質を多く含む場合には、有機性廃棄物処理の本工程に直接、廃棄物を投入すると、好気性菌または嫌気性菌との混合がうまくいかず、処理の効率が低下する。そこで、本工程に先立って、有機性廃棄物に流動性を持たせ、また適度な大きさに破砕する前処理が必要となる。
【００１３】
特許文献１に開示された前処理装置では、破砕処理と、撹拌処理と、固液分離処理を行うものであるが、破砕処理が１工程であるので、細かい繊維質を多く含む廃棄物に対しては、充分な破砕が行われない。特に、生ゴミ等の大きな廃棄物を適度な大きさに粉砕しても、牛糞に含まれる藁などの細かい繊維質に付着している栄養分はなかなか大まかな粉砕工程ではそぎ落とすことは困難である。
【００１４】
一方、特許文献６〜１３に記載されている湿式臼型破砕機では、有機性廃棄物を細かく粉砕できるが、ゴミなど大きな素材をすり潰すには、時間が掛かりすぎ、非能率的である。
【００１５】
本発明は、これらの問題点を解消し、粘度の高い家畜糞を多く含む有機性廃棄物を効率的に流動性を持たせるとともに粉砕することのできる有機性廃棄物の前処理方法および装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の有機性廃棄物の前処理方法は、粘度の高い有機性廃棄物を巡回タンクに供給して加水して流動性を高める第１工程と、前記巡回タンクの外部に設けた湿式切削型破砕機に前記巡回タンク内の流動性材料を供給して切削破砕するとともに破砕物を前記巡回タンクに戻す第２工程と、前記第２工程を複数回繰り返して前記巡回タンク内の流動性材料を細断する第３工程と、細断後の流動性材料を前記巡回タンクから定量供給ポンプにより定量供給して湿式臼型破砕機によりすり潰す第４工程と、前記第４工程で処理された流動性材料を固液分離機により固形分と液体分に分離して本処理工程に供給する第５工程とを含むものである。
【００１７】
また、本発明の有機性廃棄物の前処理装置は、粘度の高い有機性廃棄物を貯留して加水する巡回タンクと、前記巡回タンクの外部に設けられ、前記巡回タンクから供給された流動性材料を切削破砕するとともに破砕物を前記巡回タンクに戻す湿式切削型破砕機と、前記巡回タンクから供給される細断後の流動性材料を定量供給する定量供給ポンプを通してすり潰す湿式臼型破砕機と、前記湿式臼型破砕機によりすり潰された流動性材料を固形分と液体分に分離して本処理工程に供給する固液分離機とを備えたものである。
【００１８】
本発明においては、有機性廃棄物の本処理に先立つ前処理として、粘度の高い家畜糞尿および生ゴミに、巡回タンク内で必要な水分を加えて流動性を高め、次に湿式切削型破砕機で巡回タンク内を数回、万遍なく繰り返し切削撹拌破砕し、次に湿式臼型破砕機を通してすり潰した後、固液分離するもので、効率的な流動性付与と破砕処理を行うことができる。
【００１９】
また、本発明の有機性廃棄物の前処理装置は、前記湿式臼型破砕機を、流動性材料を受け入れる中継タンクを下部に、流動性材料をすり潰す固定臼および回転臼を中間に、前記回転臼を回転駆動する駆動モータを上部に配置した構造としたものである。
【００２０】
穀物などの材料と異なり、有機性廃棄物には、砂等が混入しており、これを通常の湿式臼型破砕機で破砕すると、臼が摩耗して寿命が短くなったり、頻繁な調整が必要となる。本発明においては、前記の構成とすることにより、中継タンク内に供給される流動性材料に含まれる砂等の異物を沈澱させ、固定臼と回転臼の間に噛み込まないようにすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る有機性廃棄物の前処理装置の構成を示す概略図、図２はその処理工程を示すフロー図である。
【００２２】
図１において、１は糞尿巡回タンク、２は糞尿巡回タンク１内に設けられた邪魔板、３は糞尿巡回タンク１内に有機性廃棄物を投入する搬送スクリューコンベア、４は糞尿巡回タンク１の底部に溜まった異物を取り出す取り出し口、５は糞尿巡回タンク１の底部近傍に沈澱した廃棄物を吸入して切削、破砕、排出する湿式切削型破砕ポンプ、６は湿式切削型破砕ポンプ５の排出部側配管７に入口が取り付けられた三方切替バルブ、８は三方切替バルブ６の第１出口に接続され、糞尿巡回タンク１に流動性材料を還流する還流パイプ、９は流動性材料を定量供給する定量供給ポンプ、１０は三方切替バルブ６の第２出口に接続された供給パイプ、１１は供給パイプ９によって送られてきた流動性材料をすり潰すセラミック臼を用いた湿式臼型破砕機、１２は湿式臼型破砕機１１で破砕された流動性材料を固液分離する立型スクリュー脱水機、１３は立型スクリュー脱水機１２の上部に圧搾された固体分（ケーキ）を空気搬送するための空気圧縮機である。
【００２３】
以下、本実施の形態における有機性廃棄物の前処理装置による処理の流れを、図２を参照しながら説明する。
糞尿貯蔵槽１７に貯蔵された家畜糞、し尿、生ゴミは、搬送スクリューコンベア３により糞尿巡回タンク１に投入される。糞尿巡回タンク１内には水が適量供給されており、流動性を高めている。糞尿巡回タンク１の底部近傍の排出口には湿式切削型破砕ポンプ５が接続されており、湿式切削型破砕ポンプ５の切削刃と圧送羽根により廃棄物が吸入され切削、破砕、排出される。初期工程では、三方切替バルブ６は第１出口の方に切り替えられており、破砕された流動性材料は還流パイプ８を通って糞尿巡回タンク１内に還流される。なお、糞尿巡回タンク１内に設けられた邪魔板２は、適当な径の穴が設けられており、邪魔板２の底部において、固形分が多い廃棄物と邪魔板２を通過した水分が多い流動性材料とが適度に混ぜられて湿式切削型破砕ポンプ５に供給される。
【００２４】
以上の工程により、廃棄物は湿式切削型破砕ポンプ５により巡回し、数回破砕される。この工程によって、廃棄物中の固形分は１０ｍｍ以下の大きさに破砕される。
【００２５】
次いで、三方切替バルブ６を第２出口側に切り替えると、湿式切削型破砕ポンプ５で破砕された流動性材料は定量供給する定量供給ポンプ９を通り、供給パイプ１０を通って湿式臼型破砕機１１に供給される。この湿式臼型破砕機１１は、固形分をミンチ状にすり潰す機能を有しており、固形分は長径５ｍｍ、短径１ｍｍ以下の大きさとなる。この工程で、牛糞等に含まれるわら等の繊維質に付着している養分はそぎ落とされる。
【００２６】
次いで、流動性材料は立型スクリュー脱水機１２の底部に送られる。立型スクリュー脱水機１２は、内管１４と外管１５とで構成され、内管１４にはスクリュー１６が設けられている。スクリュー１６は下側の羽根のピッチに対して上側の羽根のピッチが短くなっており、送られてきた流動性材料のうちの固形分は、スクリュー１６の羽根で圧縮されながら上部に搬送される。絞られた水分は、内管１４と外管１５の間を通って液処理槽に送られ、嫌気性菌あるいは好気性菌の作用で有機物が分解処理される。圧縮された固形分は、スクリュー１６の上部において空気圧縮機１３から送気される圧縮空気によってケーキとして空気搬送され、別工程で処理される。
【００２７】
なお、立型スクリュー脱水機１２の外管１５はアクリル等の透明な材料で形成することにより、内部を透視することができる。
【００２８】
本実施の形態の糞尿巡回タンク１から立型スクリュー脱水機１２の機器は、ケーシングに固定し、トラックに積むことのできる大きさとすることができる。例えば、高さ１．８ｍ、長さ３．６ｍ、幅１〜２ｍとすることができる。
【００２９】
図３および図４は、本発明の実施形態の湿式臼型破砕機１１の好適な構造を示す一部切欠正面図および一部側断面図である。これらの図において、２１は中継タンク、２２は中継タンク２１の上部に配置された導入管、２３は固定臼、２４は回転臼、２５は取付座、２６は駆動モータである。駆動モータ２６は取付座２５に取り付けられ、そのシャフト２７に回転臼２４が固定されている。取付座２５はケーシング２８に、ヒンジ２９により開閉可能に取り付けられており、ヒンジ２９と対向側にハンドル３０によってケーシング２８に固定されている。点検時は、ハンドル３０のロックを外して固定臼２３と回転臼２４の接合部を開けることができる。固定臼２３と回転臼２４のギャップは、調整ハンドル差し込み穴３１にハンドル３２を差し込んで調整してハウジング３３を回転させることにより調整することができる。なお、図４はギャップを最大にした状態を示しており、通常は、図３のように、適正なギャップに調整する。
【００３０】
中継タンク２１には流動性材料装入口３４が設けられ、ケーシング２８の上部側面には流動性材料排出口３５が設けられている。流動性材料排出口３５の内側には、インペラー３６が設けられている。
【００３１】
次に、この湿式臼型破砕機１１の動作について説明する。前述の定量供給ポンプ９によって供給パイプ１０から定量供給された材料は、流動性材料装入口３４から中継タンク２１内に供給される。材料は、導入管２２を通って固定臼２３と回転臼２４の間のギャップに送られ、固形分は長径５ｍｍ、短径１ｍｍ以下の大きさにすり潰される。すり潰された材料は、回転臼２４の周囲に排出され、インペラー３６によって流動性材料排出口３５から外部（図１の固液分離機１２）に排出される。
【００３２】
この構造の特徴は、中継タンク２１を下部に、固定臼２３と回転臼２４を中間に、回転臼２４を駆動する駆動モータ２６を上部に配置した点である。この構成とすることにより、中継タンク２１内に供給される流動性材料に含まれる砂等の異物を沈澱させ、固定臼２３と回転臼２４の間に噛み込まないようにする。中継タンク２１の底部には、異物回収ハッチ３７と、ドレーン３８が設けられており、沈澱した異物は除去することができる。
【００３３】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、有機性廃棄物の本処理に先立つ前処理として、粘度の高い家畜糞尿および生ゴミに、巡回タンク内で必要な水分を加えて流動性を高め、次に湿式切削型破砕機で巡回タンク内を数回、万遍なく繰り返し切削撹拌破砕し、次に湿式臼型破砕機を通してすり潰した後、固液分離するようにしたので、家畜糞尿および生ゴミの繊維質を取り出し細切りすることができる。
【００３４】
特に、切削、粉砕後の流動性材料を、湿式臼式グラインダーを通してすり潰すため、材料に含まれる繊維分のみを、より洗い出した状態で固形分として取り出すことができる。
普通、家畜糞尿はそのまま堆肥化されるが、上記の前処理装置を使用することにより、含水比も調整でき、その量も数分の一となり、品質も均一で良質な堆肥ができる。
【００３５】
また、湿式切削型破砕機の排出部側配管に三方切替バルブの入口を接続し、その三方切替バルブの第１出口に巡回タンクへの還流パイプを接続し、第２出口に定量供給する定量供給ポンプを通して湿式臼型破砕機への供給パイプを接続した構成としたことにより、三方切替バルブの切替のみで、湿式切削型破砕機を出た流動性材料を送る定量供給ポンプの負荷を下げて湿式臼型破砕機に定量送給することができる。そのため、湿式臼型破砕機及び次の固液分離装置の運転が容易になる。
【００３６】
また、湿式臼型破砕機を、流動性材料を受け入れる中継タンクを下部に、流動性材料をすり潰す固定臼および回転臼を中間に、前記回転臼を回転駆動する駆動モータを上部に配置した構造としたことにより、中継タンク内に供給される流動性材料に含まれる砂等の異物を沈澱させ、固定臼と回転臼の間に噛み込まないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機性廃棄物の前処理装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施の形態の処理工程を示すフロー図である。
【図３】本発明の実施形態の湿式臼型破砕機の好適な構造を示す一部切欠正面図である。
【図４】図３の湿式臼型破砕機の一部側断面図である。
【符号の説明】
１  糞尿巡回タンク
２  邪魔板
３  搬送スクリューコンベア
４  取り出し口
５  湿式切削型破砕ポンプ
６  三方切替バルブ
７  排出部側配管
８  還流パイプ
９  定量供給ポンプ
１０  供給パイプ
１１  湿式臼型破砕機
１２  立型スクリュー脱水機
１３  空気圧縮機
１４  内管
１５  外管
１６  スクリュー
１７  糞尿貯蔵槽
２１  中継タンク
２２  導入管
２３  固定臼
２４  回転臼
２５  取付座
２６  駆動モータ
２７  シャフト
２８  ケーシング
２９  ヒンジ
３０  ハンドル
３１  調整ハンドル差し込み穴
３２  ハンドル
３３  ハウジング
３４  流動性材料装入口
３５  流動性材料排出口
３６  インペラー
３７  異物回収ハッチ
３８  ドレーン
【図１】
2004329975.tif 000003
【図２】
2004329975.tif 000004
【図３】
2004329975.tif 000005
【図４】
2004329975.tif 000006