(57)【要約】      （修正有）【課題】通気性が改善され、発酵の持続および温度の維持を可能とし、高い効率が得られるコンポスト装置を提供する。【解決手段】発酵処理する発酵槽２０と、発酵物を造粒する造粒機３０と、造粒物を乾燥処理する乾燥槽４０と、乾燥した造粒物を排出するホッパ設備５０と、ホッパ設備５０から排出された造粒製品の一部を、汚泥に混合する混合機１１とを備える。混合機１１が、ホッパ装置５０から排出された造粒製品が投入されるスクリューコンベア１２と、スクリューコンベア１２の下流側で、汚泥を混合するように配置される羽根式混合装置１１とからなることが望ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発酵処理する発酵槽と、発酵物を造粒する造粒機と、造粒物を乾燥処理する乾燥槽と、乾燥した造粒物の貯留と排出をするホッパ設備と、造粒製品と汚泥を混合する混合機とを備えることを特徴とするコンポスト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥をコンポスト化するコンポスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、水処理施設などで排出される汚泥をコンポスト化するコンポスト装置が使用されてきた。
【０００３】
コンポスト装置においては、汚泥の通気性改善を行うために、木片を担体として使用し、汚泥と混合する場合があるが、木片は機械に噛み込んで故障の原因になったり、発酵後期になると汚泥が減容化して、汚泥に対する木片担体の容積比が大きくなり、発酵の持続および温度の確保が困難であった。
【０００４】
このような問題を解決するために、例えば、特開平８−２７７１８６号公報に記載されているように、コンポスト製品を返送し、水分調整や通気性を改善する。しかし、コンポスト製品の粒径が小さいため、通気性改善の効果が小さく、添加量を多く必要とし、コンポスト装置の効率を低下させるという問題があった。
【０００５】
【特許公報１】
特開平８−２７７１８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、通気性が改善され、発酵の持続および温度の維持を可能とし、高い効率が得られるコンポスト装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンポスト装置は、発酵処理する発酵槽と、発酵物を造粒する造粒機と、造粒物を乾燥処理する乾燥槽と、乾燥した造粒物の貯留と排出をするホッパ設備と、造粒製品と汚泥を混合する混合機とを備える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明について、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１に、本発明のコンポスト装置の一実施例を断面図で示す。図２に、本発明のコンポスト装置の一実施例による処理をフロー図で示す。図１において、汚泥などの移動方向を矢印で示した。
【００１０】
本発明のコンポスト装置は、発酵処理する発酵槽（２０）と、発酵物を造粒する造粒機（３０）と、造粒物を乾燥処理する乾燥槽（４０）と、乾燥した造粒物の貯留と排出をするホッパ設備（５０）と、造粒製品と汚泥を混合する混合機（１０）とを備える。また、発酵槽（２０）には、発酵ブロアを適宜、備える。
【００１１】
前記混合機（１０）には、ホッパ設備（５０）から排出された造粒製品が投入されるが、別に造粒製品を投入することもできる。造粒製品を移送するスクリューコンベア（１２）は、該スクリューコンベア（１２）の下流側で、汚泥と造粒製品を撹拌混合することが可能なように配置される。このような構成とすることにより、混合が良く行われ、汚泥の通気性が良くなる。なお、混合機に用いられている混合方式は、羽根を複数枚付けた軸を回転して行う。軸は、２本以上で行うと効率良く混合できる。
【００１２】
返送されたコンポスト製品が混合された汚泥は、発酵槽（２０）に投入される。発酵槽（２０）内には、モータ（２１ａ）で正回転および逆回転が可能な撹拌軸（２１ｂ）と、該撹拌軸（２１ｂ）に軸方向と垂直な面に角度をもって傾斜して固定されるパドル軸（２１ｃ）と、該パドル軸（２１ｃ）の先端に固定されるパドル（２１ｄ）とからなる撹拌機（２１）が配置される。撹拌機（２１）の運転は、汚泥の発酵が好ましい状態で進むように、回転数や頻度などを調整する。
【００１３】
それぞれの撹拌機（２１）は、２本の撹拌軸（２１ｂ）を１組として運転する構造となっており、２本の撹拌軸（２１ｂ）は、それぞれのパドル（２１ｄ）の軌道が交差するように配置することが好ましい。
【００１４】
パドル軸（２１ｃ）は進行方向から３〜１５度、傾けることが好ましい。汚泥の性状によれば、０〜２度でも運転可能である。発酵槽から排出されたコンポストは、造粒機（３０）で造粒され、乾燥槽（４０）で乾燥される。乾燥槽（４０）内には、撹拌と移送を同時に行うように、スクリュー式の羽根（４１）を備えた。乾燥した造粒製品は、ホッパー設備（５０）から一部がスクリューコンベアで移送され、混合機（１０）へ、残部がスライドゲート（７０）側へ製品として排出される。
【００１５】
パドル軸（２１ｃ）に関し、周囲温度が５０〜９０℃のように高くなっており、汚泥中の有機酸濃度（酢酸など）も高く、さらに炭化物のように電気伝導度が高い物質が入っている状況では、撹拌パドルの取付ボルトが腐食しやすくなる。このような腐食を防止するために、撹拌パドルに対で、マグネシウムのような材質の陽極部材を取り付けることが好ましい。マグネシウムを用いたのは、鉄よりも先に溶ける材質だからである。なお、溶けたマグネシウムは、肥料として有用な成分となる。
【００１６】
本発明のコンポスト装置では、コンポストを造粒し、投入される汚泥と混合することにより、発酵槽（２０）内において、汚泥の通気性改善がなされ、かつ、水分調整を行なうことができる。
【００１７】
また、発酵初期では、返送されたコンポストの造粒製品が造粒形状を保つことで、汚泥の表面積が確保でき、効果的に高水分汚泥の通気性改善が可能で、発酵後期になると、発酵温度により、かつ、撹拌機（２１）の破砕効果により、発酵物（造粒製品）が細分化され、空隙が少なくなることで蓄熱効果が高くなり、発酵物の温度の確保を容易にする。
【００１８】
また、コンポストを造粒した造粒製品を返送するので、木片などを使用する場合と比して、混合機（１０）などに噛み込んでも容易に破砕されることから、機械の故障を生じない。また、コンポストを造粒しないで返送した場合と比して、通気性の改善効果が大きいことから、返送量を少なくすることができる。さらに、コンポストの造粒製品を返送することで、植種の効果もあり、安定した発酵を行うことができる。
【００１９】
発酵槽（２０）の運転では、ＣＯ２の濃度を計測し、撹拌頻度、送気量などの管理指標とする。これは、微生物の呼吸活動によってＣＯ２の排出量が増加することを利用している。
【００２０】
発酵槽（２０）における発酵ブロアからの送気量は、５０Ｌ／ｍｉｎ／ｍ３より低い値で運転できた。
【００２１】
乾燥槽（４０）の乾燥方式は、熱風を通して乾燥を行なう直接加熱方式でよい。乾燥槽（４０）の温度は、５０〜８０℃まで運転可能である。５０〜８０℃の温度範囲、特に、６５℃付近に保持することにより、最適の乾燥が可能となる。
【００２２】
ホッパ設備は、乾燥槽からの造粒製品を受け、ホッパ撹拌羽根により撹拌しながら貯留し、製品として排出するのと、返送のための排出の両方を行う。造粒製品を別途添加する場合には、返送のための排出口は必要ではない。
【００２３】
乾燥槽の熱風の吹き出し口は、造粒機からの造粒汚泥の投入口付近の位置に複数配してあるが、乾燥の効率が良い位置と数であれば、こだわるものではない。また、中空軸から吹き出された熱風はコンベア側を通り、ホッパ設備を通りヒーターに戻り、一部は排気される。ヒーターには電熱式を用いても、太陽エネルギーを利用しても良い。熱風温度は５０〜８０℃が良いが、造粒機よりの造粒径により３０℃〜１００℃としても良い。また、乾燥槽に用いたスクリューコンベアは、バケットコンベアなど上部へスムーズに乾燥した造粒物を移動できる機器ならどのような物でもよい。
【００２４】
造粒機（３０）はスクリュー式を用いたが、コンポストの性状によっては、押し出し式、ロール式でも良い。
【００２５】
本発明のコンポスト装置では、コンポストの造粒製品を発酵槽に返送するのに合わせて、さらに、発酵槽に炭化物を投入するようにしてもよい。前記のように構成すると、炭化物と汚泥とが混合されるので、汚泥と炭化物の間に十分な間隙ができ、コンポストの造粒製品を加えるだけより、さらに効率よく発酵させることが可能になる。また、投入された炭化物は、発酵助剤となり、あるいはｐＨ調整剤及び通気改善剤となり、発酵活性を高める。
【００２６】
また、炭化物の物理的性状を考慮し、炭化物は発酵槽へ別途かつ直接、投入し、発酵槽内で混合するようにしてもよい。この場合、投入の３日後から温度が大幅に上昇し始めた。
【００２７】
その理由として、図６に示したように、発酵槽に添加した炭化物が、汚泥表面で、いわゆるまぶされた状態となり、その結果、汚泥の通気性が改善されて、発酵温度が立ち上がりより速く上昇し、発酵の活性を上げる発酵助剤として非常に有効であった。すなわち、炭化物とコンポストの造粒製品が「ｐＨ調整剤＋通気改善剤」として有効に作用した。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
図１に示した本発明の一実施例のコンポスト装置において、脱水汚泥に造粒製品を加えて発酵した。
【００２９】
条件は、発酵ブロワからの空気量を３０Ｌ／分・ｍ３とし、添加した造粒製品は、脱水汚泥２００ｋｇ（含水率８５％）に対して２００ｋｇ（含水率１５％）とした。なお、乾燥槽（４０）の温度は５０℃で行った。また、撹拌は、発酵槽（２０）の撹拌軸（２１ｂ）の２軸を１ユニットとして、正回転および逆回転させ、１ユニット毎が独立して運転可能に、連続処理およびバッチ処理の双方の運転や、流れとは独立して切り返す運転を随時行い、効率的な発酵をした。パドルの取付角度は、撹拌軸（２１ｂ）と垂直な面に対して５度傾けた。なお、造粒機は、スクリュー方式で、φ７ｍｍのダイスプレートを用いた。発酵槽から造粒機へ含水率４０％の汚泥が供給され、造粒機の動作により、ダイスプレートよりφ７ｍｍの円筒状の造粒汚泥が乾燥機へ供給された。
【００３０】
以上のようにして、滞留日数による温度の変化を測定した。比較のために、脱水汚泥のみを発酵した場合と、脱水汚泥に木片（寸法φ７ｍｍ）を加えて発酵した場合とを同様に行った。
【００３１】
滞留日数による温度の変化の測定結果を、図３に示す。
【００３２】
図３より、本実施例のように脱水汚泥に造粒製品を加えた場合、温度上昇が速やかであり、高い温度を持続することが分かる。
【００３３】
（実施例２）
図１に示した本発明の一実施例のコンポスト装置において、脱水汚泥に、平均径が７ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍの造粒製品を加えて発酵した。造粒製品を加えた脱水汚泥の初期水分は５０％とした。
【００３４】
条件は、発酵ブロワからの空気量を５０Ｌ／分・ｍ３とし、添加した造粒製品は、脱水汚泥２００ｋｇ（含水率８５％）に対して２００ｋｇ（含水率１５％）とした。なお、乾燥槽（４０）の温度は６５℃で行った。また、撹拌は、発酵槽（２０）の撹拌軸（２１ｂ）の２軸を１ユニットとして、正回転および逆回転させ、１ユニット毎が独立して運転可能に、連続処理およびバッチ処理の双方の運転や、流れとは独立して切り返す運転を随時行い、効率的な発酵をした。パドル（２１ｄ）の取付角度は、撹拌軸（２１ｂ）と垂直な面に対して５度傾けた。
【００３５】
以上のようにして、滞留日数による温度の変化を測定した。測定結果を、図４に示す。
【００３６】
図４より、添加する造粒製品の平均径が小さいと、温度の上昇が速く、平均径が大きいと、高い温度を持続した。また、平均径が大きいほど、６５℃以上を維持する時間が長くなった。従って、添加する造粒製品の平均径を調節することで、発酵温度の立ち上がりや、温度の持続性をコントロール可能であることが分かる。
【００３７】
（実施例３）
図１に示した本発明の一実施例のコンポスト装置において、脱水汚泥に造粒製品を加えて発酵した。
【００３８】
条件は、発酵ブロワからの空気量を４０Ｌ／分・ｍ３とし、添加したφ１０ｍｍの造粒製品は、脱水汚泥２００ｋｇ（含水率８５％）に対して２００ｋｇ（含水率１５％）とした。なお、乾燥槽（４０）の温度は６５℃で行った。また、撹拌は、発酵槽（２０）の撹拌軸（２１ｂ）の２軸を１ユニットとして、正回転および逆回転させ、１ユニット毎が独立して運転可能に、連続処理およびバッチ処理の双方の運転や、流れとは独立して切り返す運転を随時行い、効率的な発酵をした。パドル（２１ｄ）の取付角度は、撹拌軸（２１ｂ）と垂直な面に対して５度傾けた。
【００３９】
滞留日数による造粒製品の含水率および硬度の変化を測定した。測定結果を図５に示す。
【００４０】
図５より、添加した造粒製品が、脱水汚泥の水分を吸い取り、含水率は開始から２日後でほぼ３５％になっていた。従って、造粒製品が、十分に水分調整材の役割を果たし、発酵の立ち上がりを速くすることが分かる。
【００４１】
また、造粒製品の硬度が低くなることで、造粒形状が崩れやすくなり、除々に空隙がなくなる。従って、発酵温度を持続しやすくなることが分かる。
【００４２】
【発明の効果】
コンポスト製品を造粒し、返送する機構を設けた本発明のコンポスト装置は、コンポスト製品と汚泥とを混合することにより、通気性改善および水分調整を行なうことができる。
【００４３】
また、発酵初期では、造粒形状を保つことで、表面積が確保でき、高水分汚泥の通気性が効果的に改善され、発酵後期になると、発酵温度により、かつ、撹拌機の破砕効果により、発酵物が細分化され、発酵物の温度の確保を容易にする。また、造粒製品は機械に噛み込んでも容易に破砕されることから、機械の故障を生じない。また、コンポスト製品を造粒しないで返送した場合と比して、通気性の改善効果が大きいことから、返送量を少なくすることができる。さらに、コンポスト製品を返送することで、植種の効果もあり安定した発酵を行うことができる。
【００４４】
さらに、返送するコンポスト製品の平均径を調節することで、発酵温度の立ち上がりや、温度の持続性をコントロール可能である。
【００４５】
また、発酵槽に炭化物も添加すると、汚泥の表面に、炭化物がいわゆるまぶされた状態となり、その結果、汚泥の通気性が改善され、立ち上がりが速く、発酵温度の上昇を促進し、発酵の活性を上げる発酵助剤として非常に有効となる。すなわち、炭化物が「ｐＨ調整剤＋通気改善剤」として有効に作用した。
【００４６】
【発明の効果】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンポスト装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のコンポスト装置の一実施例による処理を示すフロー図である。
【図３】滞留日数に対する発酵槽の温度の変化を示すグラフである。
【図４】滞留日数に対する発酵槽の温度の変化を示すグラフである。
【図５】経過日数に対する造粒製品の含水率と硬度の変化を示すグラフである。
【図６】発酵槽内の汚泥に、炭化物が添加された状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１１  混合機
１１ａ、１２ａ  モータ
１２  スクリューコンベア
２０  発酵槽
２１  撹拌機
２１ａ  モータ
２１ｂ  撹拌軸
２１ｃ  パドル軸
２１ｄ  パドル
２２  排出口
３０  造粒機
３１  ダイスプレート
４０  乾燥機
４１  コンベア
４２  中空軸
４３  ファン
４４  ヒーター
４５  排気口
５０  ホッパ設備
５１ａ  モータ
５１ｂ、５１ｃ  スプロケット
５２、５３  排出口
５４  ホッパ撹拌羽根
６０  脱水機
６１  排出口
７０  スライドゲート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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