(57)【要約】【課題】メタン発酵時及び堆肥化時に必要なエネルギーを効率よく供給するシステムの開発を課題とする。【解決手段】発酵槽を有する有機性廃棄物処理装置にメタン発酵槽を隣接または埋設せしめて、両者から発生するエネルギーを相互利用することで解決できた。【選択図】  図６
2004230250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発酵槽を有する有機性廃棄物処理装置にメタン発酵槽を隣接または埋設せしめ、有機性廃棄物処理装置の発酵熱によりメタン発酵槽を加熱し、メタン発酵槽から発生するメタンガス由来の電力を有機性廃棄物処理装置に利用する有機性廃棄物の処理システム。
【請求項２】
メタン発酵により発生した消化液を発酵槽を有する有機性廃棄物処理装置に投入することを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物の処理システム。
【請求項３】
発酵槽を有する有機性廃棄物処理装置が、堆肥化発酵槽１の底面部に吹き出し孔３を散在させた通気管４が配設されており、該通気管の基部には圧縮装置の付いた送風機５を設けて成り、投入口近傍の底部には排水口７を有し、発酵槽内を走行しながら、有機性廃棄物に植物性スラッジを混じた保形性調整廃棄物を、切り替えつつ搬送する切り替え搬送装置を有する装置であることを特徴とする請求項１または２記載の有機性廃棄物の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギー自立型の堆肥発酵システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴミ、汚泥、有機性廃棄物は堆肥としたり、メタン発酵させてエネルギーにして有効利用を図ってきた。しかしながら、堆肥にしてもエネルギーにしても、地域の条件や環境を考慮することが必要である。
【０００３】
本願発明者は、先に「ハザカプラント」と称する有機性廃棄物の高速堆肥化処理法の特許を取得している（特公平８−７４４号公報（特許文献１））。この方法は、前処理として有機性廃棄物を保形性調整廃棄物となす第１工程と、新規の堆肥化装置に前記保形性調整廃棄物を投入する第２工程と、保形性調整廃棄物の水分調整をするとともに、当該保形性調整廃棄物中に空気と３０〜４０℃の温度とバクテリア菌等の土壌微生物類とを連続供給して自然発酵させる第３工程と、自然発酵中の保形性調整廃棄物の切り替えと排出口側への移送をしながら完熟させる第４工程とからなるものである。
なお、活性が低下してきたら水分を補給し発酵を再度活性化する第２次発酵を起させ完熟させる。
【０００４】
一方、メタン発酵は、有機物を種々の微生物の作用によりメタンに変換するプロセスであるが、生物発酵過程であることから温度、有機物組成、ｐＨ等の外部条件が重要となる。特に、温度条件は中温（３６〜３８℃）もしくは高温（５３〜５５℃）の温度条件が必要である。そしてメタン発酵により発生したガスはガスエンジンとして利用するのが一般的であった。
【０００５】
また、メタン発酵後には有機物を発酵処理した後の消化液が発生するが、この消化液は肥料として散布する等の利用がなされている。しかし、全てが利用されているわけではなく、不可能な場合は浄化処理して放流しているが、糞尿スラリーを対象とした場合等の消化液は、有機物がかなり分解されているとはいえ、放流の際の水質基準と比較して有機分が非常に高濃度であり、さらに全窒素、全リンはメタン発酵では減少せず、放流基準をクリアーするには浄化処理施設の設置・運営に多大のコストがかかる。
【０００６】
従来技術として、特開平３−６０４８５号公報（特許文献２）には、「有機性廃棄物汚泥の醗酵方法及び有機醗酵肥料製造装置」が記載され、特開平３−８０１７５号公報（特許文献３）には、「有機性含水廃棄物の肥料化または燃料化処理方法」が記載され、特開２０００−２０２４１０号公報（特許文献４）には、「有機性廃棄物の発酵処理装置」が記載され、特開２０００−１７６４２２号公報（特許文献５）には「有機性廃棄物の発酵処理装置」が記載され、特開２００１−１５８６８２号公報（特許文献６）には「堆肥化処理装置」がそれぞれ記載されている。
【０００７】
また、本願発明者である葉坂  勝が発明した特開平７−６９７６５号公報（特許文献７）に記載されている「し尿または家畜の糞尿の再生処理法と、し尿または家畜の糞尿処理施設」がある。
しかしながら、いずれも有機性廃棄物の発酵処理装置のみであって、その装置に必要な電力は外部からの供給を待つしかない状況であった。
【０００８】
【特許文献１】
特公平８−７４４号公報
【特許文献２】
特開平３−６０４８５号公報
【特許文献３】
特開平３−８０１７５号公報
【特許文献４】
特開２０００−２０２４１０号公報
【特許文献５】
特開２０００−１７６４２２号公報
【特許文献６】
特開２００１−１５８６８２号公報
【特許文献７】
特開平７−６９７６５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
メタン発酵時及び堆肥化時に必要なエネルギーを効率よく供給するシステムの開発を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく鋭意努力した結果、発酵槽を有する有機性廃棄物処理装置にメタン発酵槽を隣接または埋設せしめて、両者から発生するエネルギーを相互利用することで解決できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明は、
（１）    発酵槽を有する有機性廃棄物処理装置にメタン発酵槽を隣接または埋設せしめ、有機性廃棄物処理装置の発酵熱によりメタン発酵槽を加熱し、メタン発酵槽から発生するメタンガス由来の電力を有機性廃棄物処理装置に利用する有機性廃棄物の処理システム、
（２）    メタン発酵により発生した消化液を発酵槽を有する有機性廃棄物処理装置に投入することを特徴とする（１）記載の有機性廃棄物の処理システム、
（３）    発酵槽を有する有機性廃棄物処理装置が、堆肥化発酵槽１の底面部に吹き出し孔３を散在させた通気管４が配設されており、該通気管の基部には圧縮装置の付いた送風機５を設けて成り、投入口近傍の底部には排水口７を有し、切り替え搬送装置９が発酵槽内を走行しながら保形性調整廃棄物を切り替えつつ搬送する切り替え搬送装置を有する装置であることを特徴とする（１）または（２）記載の有機性廃棄物の処理システム
に関する。
【００１２】
「メタン発酵」とは、液状または固形状の有機性廃棄物を嫌気性細菌、例えばＭｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ等の作用によりメタンや二酸化炭素に還元分解するもので、好気性処理法の代表である活性汚泥法に比べて、曝気動力を必要としないこと、及び燃料ガスが回収できること等の利点がある。
【００１３】
メタン発酵の方式としては、液状ないしはスラリー状で行う湿式と、固形分２０％以上で行う乾式がある。湿式のメタン発酵槽では、槽内混合液の均質化や温度分布の均一化による発酵の促進や、スカムの発生を防止するために攪拌することが一般的である。
【００１４】
そして、メタン発酵に適した温度領域として、５０〜５５℃で行う高温発酵、３５℃前後で行う中温発酵ある。加温方式は蒸気吹き込みによる直接加温や外部熱交換器による槽外加温が広く用いられているが、最近ではヒーティングパイプ埋め込みによる間接加温等もある。いずれも熱源としては、発生したバイオガスを利用したものである。
【００１５】
発酵槽を有する有機性廃棄物処理装置としては、先に記載したような特開平３−６０４８５号公報に記載の「有機醗酵肥料製造装置」、特開平３−８０１７５号公報に記載の「有機性含水廃棄物の肥料化または燃料化処理」装置、特開２０００−２０２４１０号公報に記載の、「有機性廃棄物の発酵処理装置」、特開２０００−１７６４２２号公報に記載の「有機性廃棄物の発酵処理装置」、特開２００１−１５８６８２号公報に記載の「堆肥化処理装置」等が挙げられるが、本システムにおいては本願発明者の葉坂  勝が発明した特公平８−７４４号公報に記載された「有機性廃棄物の高速堆肥化処理」装置や特開平７−６９７６５号公報に記載されている「し尿または家畜の糞尿処理施設」が有機性廃棄物処理装置としては好ましい装置である。
【００１６】
本発明は、有機性廃棄物処理装置に隣接または埋設してメタン発酵槽を設置し、堆肥発酵時に発生する発酵熱を利用し、メタン発酵時に必要な保温効果を確保して、メタン発酵を促進させメタンガスを抽出する。
【００１７】
また、メタン発酵後に発生する消化液を水中ポンプ等を利用して有機性廃棄物処理装置の上から散布し処理するので、従来放流基準をクリアーするのに要した浄化処理施設の設置・運営のための多大のコストが大幅に削減される。
【００１８】
従って本発明は、有機性廃棄物処理装置の堆肥化発酵槽の３０〜４０℃を利用してメタン発酵槽を加温し、発酵促進に資すると同時に、メタン発酵により取り出される燃料ガスから電気を発生させ、その電力で堆肥化発酵槽の切り替え搬送装置、送風機、ポンプ類等の電力を賄い、更にメタン発酵により発生する消化液の処理にかかるコストを削減するという一石三鳥の装置の開発にある。
【００１９】
本発明において、有機性廃棄物とは汚泥、動植物性残渣、糞尿、燃え殻、木屑、繊維屑、紙屑、動物死体、その他有機性不要物質を意図している。
本発明において隣接または埋設とは、有機性廃棄物処理装置の壁面とメタン発酵装置の壁面とが接する状態を指すだけではなく、有機性廃棄物処理装置が発生する熱をメタン発酵槽に利用できる状態をも含む。例えば、有機性廃棄物処理装置が発生する熱をパイプによって誘導できる範囲に、メタン発酵槽が離間していてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本願発明をより具体的に説明するために、図面を示す。
図１は、いわゆる「ハザカプラント」と称する有機性廃棄物処理装置である。本装置は主として堆肥化発酵槽１からなり、その発酵槽内に切り替え搬送装置９を備えたものから成っている。
【００２１】
堆肥化発酵槽１の底面部には吹き出し孔３を散在させた通気管４が配設されており、該通気管の基部には圧縮装置の付いた送風機５を設けて成り、投入口近傍の底部には排水口７を有している。また、切り替え搬送装置９は、発酵槽内を走行しながら保形性調整廃棄物を切り替えつつ搬送する装置である。
【００２２】
本装置の使用方法は、まず有機性廃棄物に植物性スラッジと、必要に応じて
スラッジ焼却灰や凝集剤を混入して保形性調整廃棄物とし、これを堆肥化発酵槽１の投入口１ａに投入し、この堆肥化発酵槽１内の保形性調整廃棄物中に、送風機５で自然界のバクテリア菌等の土壌微生物を含んだ空気を取り込み、この空気を圧縮することにより３０〜４０℃に暖めた上、前記吹き出し孔３から噴出させ、これによって投入口近傍では投入直後の保形性調整廃棄物の水切りを行い水分調整をするとともに、当該保形性調整廃棄物中に空気と３０〜４０℃の温度とバクテリア菌等の土壌微生物類とを連続供給して自然発酵させる。そして、切り替え搬送装置９によって発酵槽１中で自然発酵中の保形性調整廃棄物を切り替えて活性化させながら、搬出口側に移送させるものである。
なお、有機性廃棄物処理装置の変形として図２、図３、図４等がある。
【００２３】
図５は、本発明のシステムを図示したものである。この図においては、メタン発酵槽を有機性廃棄物処理装置の堆肥化発酵槽の側部に埋設し、堆肥化発酵槽の側壁から伝達する熱を昇温に利用している。
【００２４】
図６は、図５で示したシステムの斜視図である。
本発明を図６に基いて説明すると、有機性廃棄物処理装置は、まず前処理として有機性廃棄物を保形性調整廃棄物とし、この保形性調整廃棄物を堆肥化装置の投入口に投入し、保形性調整廃棄物の水分調整をするとともに、圧縮装置のついた送風機の吹き出し孔から保形性調整廃棄物中に空気と３０〜４０℃の温度とバクテリア菌等の土壌微生物類とを連続供給して自然発酵させる工程と、自然発酵中の保形性調整廃棄物の切り替えと排出口側への移送をしながら完熟させる工程とからなるものである。
【００２５】
この有機性廃棄物処理装置の側部にメタン発酵槽１０を設け、有機性廃棄物処理装置の壁面を通して伝わる熱を利用して発酵を促進させるので、メタン発酵槽には加熱装置を必要としない。
【００２６】
メタン発酵は、有機性廃棄物をメタン発酵槽１０の投入口１１から投入し、邪魔板の下方をくぐりメタン発酵槽本体に流入させ、メタン発酵により発生したメタンをバイオガス取り出し口１３より取り出して、図５のような脱硫装置にて硫黄分を除去し、ガスホルダーに貯留し、発電機により発電し、有機性廃棄物処理装置の切り替え搬送装置、送風機、ポンプ類等の電力として利用する。
また、メタン発酵により発生した消化液は、水中ポンプにより有機性廃棄物処理装置の上から散布し処理する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、有機性廃棄物を処理するにあたり、エネルギーを有効利用することができ、また有機性廃棄物の処理を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機性廃棄物処理装置を示す図。
【図２】有機性廃棄物処理装置の応用例を示す図。
【図３】有機性廃棄物処理装置の応用例を示す図。
【図４】有機性廃棄物処理装置の応用例を示す図。
【図５】本発明のシステムを示す図。
【図６】図５で示したシステムの斜視図。
【符号の説明】
１ａ：投入口
１ｂ：排出口
１：堆肥化発酵槽
２：底面部
３：吹き出し孔
４：通気管
４ａ：基本通気管
４ｂ：引き込み通気管
５：圧縮装置のついた送風機
６：弁
７：排水口
８：貯留水槽
９：切り替え搬送装置
１０：メタン発酵槽
１１：投入口
１２：水中ポンプ
１３：バイオガス取り出し口
【図１】
2004230250.tif 000003
【図２】
2004230250.tif 000004
【図３】
2004230250.tif 000005
【図４】
2004230250.tif 000006
【図５】
2004230250.tif 000007
【図６】
2004230250.tif 000008