(57)【要約】　　　（修正有）【課題】人糞、家庭用雑廃物などの汚物である有機質汚泥を脱水してなる有機質ケーキの炭素化処理装置及び処理方法の提供。【解決手段】水分が７０〜９０重量％の有機質ケーキを凍結する凍結機構３と、前記凍結機構３によって凍結された有機質ケーキを解凍する解凍機構５と、前記解凍機構５によって解凍した有機質ケーキを脱水する遠心分離機構６と、前記遠心分離機構６によって脱水された有機質ケーキを圧縮成形する圧縮成形機構７と、前記圧縮成形機構７によって成形された有機質ケーキを高温で焼成して炭化させる焼成機構８とからなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分が７０〜９０重量％の有機質ケーキを凍結する凍結機構と、前記凍結機構によって凍結された有機質ケーキを解凍する解凍機構と、前記解凍機構によって解凍した有機質ケーキを脱水する遠心分離機構と、前記遠心分離機構によって脱水された有機質ケーキを圧縮成形する圧縮成形機構と、前記圧縮成形機構によって成形された有機質ケーキを高温で焼成して炭化させる焼成機構とからなることを特徴とする有機質ケーキの炭素化処理装置。
【請求項２】
水分が７０〜９０重量％の有機質ケーキを凍結して解凍し、遠心分離機で脱水して水分を５０％以下とし、この有機質ケーキを圧縮成形して焼成することにより、水分が０％の炭素質にするようにしたことを特徴とする有機質ケーキの炭素化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人糞、家庭用雑廃物などの汚物である有機質汚泥をバクテリアで処理するとともに脱水してなる有機質ケーキを、凍結、解凍して炭化することにより、堆肥肥料の原料として、消臭剤として、建築、建設の素材として、土壌改良剤として、融雪剤として等に利用できる有機質ケーキの炭素化処理装置及び処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、人糞や人尿を処理して何等かの方法で処理して肥料にすることは、例えば特開平８−３４６８８号公報により知られている。
前記従来の方法は、人糞、人尿などの生糞尿原料を、減圧下において加熱された油に接触させ、原料中の水分を蒸散させた後に、蒸散水分たる蒸気を回収して冷却し、液化して液肥にするようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の液肥製造方法では、固形分が残渣として残るので、多量に処理する場合に残渣の処理時に公害が発生する。
したがって、地方自治体から発生する含水率が約８５％程度の脱水ケーキを、きわめて実用的で有効に、しかも低廉でリサイクル可能に処理する方法が要望されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、地方自治体が処理している含水率が約８５重量％程度の有機質のケーキを、確実に、しかも簡単に炭化処理してリサイクル可能にするようにしたことにある。
【０００５】
前記目的の達成のために、本発明は、水分が７０〜９０重量％の有機質ケーキを凍結する凍結機構と、前記凍結機構によって凍結された有機質ケーキを解凍する解凍機構と、前記解凍機構によって解凍した有機質ケーキを脱水する遠心分離機構と、前記遠心分離機構によって脱水された有機質ケーキを圧縮成形する圧縮成形機構と、前記圧縮成形機構によって成形された有機質ケーキを高温で焼成して炭化させる焼成機構とからなることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施の態様に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例を示す炭素化処理装置の概略図である。
【０００７】
本発明の炭素化処理装置１は、人糞、人尿、家庭用雑廃物等の生糞尿原料である有機質ケーキ（汚泥）がバクテリアで予め処理され、脱水されて水分が７０〜９０重量％の有機質ケーキを混練して微細化する混練機構２と、前記混練機構２から排出する微細化された原料を凍結する凍結機構３と、前記凍結機構３で凍結された原料を粉砕する粉砕機構４と、前記粉砕機構４で微細になった凍結原料を解凍する解凍機構５と、前記解凍機構５での解凍原料を脱水して水分を５０％以下にする遠心分離機構６と、前記遠心分離機構６で脱水した原料を混練して緻密質に圧縮するとともに棒状に成形する圧縮成形機構７と、前記圧縮成形機構７によって成形された原料を高温で焼成して炭化させる焼成機構８とからなるものである。
【０００８】
一般の地方公共機関において、人糞、人尿、家庭用雑廃物等の生糞尿原料である有機質ケーキ（汚泥）は、貯留槽に溜めてバクテリアで処理し、脱水して７０〜９０％の水分に調整されている。したがって、本発明ではこの有機質ケーキを原料として使用するもので、前記混練機構２では、前記原料を充分に攪拌し、混練して微細化してから収納容器１１に充填する。
【０００９】
そして、前記複数の収納容器１１を搬送枠１２に収納し、前記搬送枠１２を例えばフォークリフトからなる搬送機１３に積載してトンネル型の凍結機構３にまで搬送する。前記凍結機構３の底部には長さ方向に沿って２本のローラコンベア３１を設けてあり、前記搬送枠１２をローラコンベア３１の端部から、搬送機構１２によって凍結機構３の内部に押し込む。
【００１０】
搬送機１３から順次搬送される搬送枠１２をローラコンベア３１に押し込むと、各搬送枠１２は凍結機構３の内部を搬送枠３１の押し込み毎に移動し、移動する過程で凍結される。
凍結機構３の内部は、−２０〜４０℃の雰囲気になっているので、搬送枠１２を凍結機構３の内部において３〜８時間程度で移動させると、収納容器１１の内部の原料が凍結する。
尚、前記複数個の容器１１を台車に移し換えて凍結機構３の内部に押し込みながら移動させてもよいし、前記搬送機１３をきわめて低速で凍結機構３の内部をリモートコントロール操作によって自動走行させてもよい。
【００１１】
前記凍結機構３の内部で容器内の原料が凍結すると、原料に含まれる自由水や有機質の組織水が氷の結晶として成長し、また微細な粒子同士が結晶合体となり、汚泥の組織の蛋白質や炭水化物のミセル構造或いはゲル状物質のゲル状構造が破壊されるので、固形の組織と水分とが分離状態となって凍結している。
【００１２】
前記凍結機構３から繰り出される凍結原料が充填している容器１１を収納した搬送枠１２は、再度搬送機１３に積載して粉砕機構４付きの解凍機構５にまで搬送する。前記粉砕機構４は、回転刃を使用して凍結している硬質な原料を細かく粉砕するもので、次工程である解凍機構での処理時間を短縮するためである。
【００１３】
前記粉砕機構４において、凍結原料が充分に粉砕されると解凍機構５に供給される。前記解凍機構５は、例えば３００〜５００℃の雰囲気となっている熱風解凍室を有する解凍装置であって、粉砕機構４から供給される粉砕原料を２〜５時間滞留させて内部雰囲気により解凍処理する。この場合、前記の通り凍結されている原料は自由水や組織水が組織と分離して凍結しているので、解凍すると組織の固形分と水分とが簡単に分離する。
【００１４】
したがって、分離している固形分と水分とをそのままで、若しくはある程度の水分を除去して含水率の高い固形分をホッパー１４に供給し、ある程度の時間養生して固液分離してから遠心分離機構６に供給する。
前記ホッパー１４では、固液分離を促進して遠心分離機構６での負担を軽減したり時間を短縮させるためであるから、本発明では必須要件ではない。
【００１５】
前記遠心分離機構６は、ホッパー１４から供給される原料を内部に設けた多孔質の回転ドラム（図示せず）に収納し、前記回転ドラムを高速で回転させて遠心力により水分をドラムの外部に放出させる。したがって、ドラム内の原料は水分が除去されるが、それでも５０％以下の水分を含むおから状になっている。
そこで、次工程では、前記遠心分離機構６から排出される遠心脱水された前記原料を、ベルトコンベア、スクリューコンベアなどにより圧縮成形機構７に供給して成形する。
【００１６】
前記圧縮成形機構７は、供給される原料を内部に設けたスクリュー機構によって攪拌混合しながら移送させ、先端のノズルで圧縮して成形しながら押し出すのである。したがって、押し出された成形原料は、加圧作用により組織が緻密質になるとともに、連続押し出しであるから棒状に成形されて押し出される。したがって、前記圧縮成形機構７により円棒状若しくは角棒状に成形された原料を、例えば台車１５に積載して焼成機構８にまで搬送する。
【００１７】
前記焼成機構８では、電気、燃料オイル、ガスなどを加熱源とする複数のバーナーを有し、耐熱性の台車１５をそのまま燃焼機構８に供給して充分に高温燃焼させ、台車１５上の成形された原料を水分０％となるように炭化処理し、炭化された原料とする。
燃焼機構８での燃焼条件は、８００〜９００℃で２〜４時間で、この条件での焼成物は、著しく硬質であって炭化されているので、悪臭除去用、大気浄化用の消臭剤として、土壌改良剤として、融雪剤として、若しくは表面に微生物を増殖させてなる堆肥肥料として、炭素と同様に広範に利用することができる。
そして、前記焼成物をさらに溶融釜において１１５０〜１２５０℃の雰囲気で９０〜１８０分間加熱すると、体積が収縮するとともに硬度が高くなるので、融解炉の素材として、若しくは各種の建設材料として利用することができる。
【００１８】
前記した燃焼機構８には排気筒１６を設けるとともに途中に排気燃焼バーナー１７，１７を設け、排気筒１６を通過する排気ガスの有害成分を燃焼させ、前記排気筒１６を前記解凍機構５に接続して排気熱を凍結原料の解凍用として再利用するとよい。
【００１９】
以上本発明を図面に示す実施例に基づいて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない限り、どのようにでも実施することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、水分が７０〜９０重量％の有機質ケーキを凍結する凍結機構と、前記凍結機構によって凍結された有機質ケーキを解凍する解凍機構と、前記解凍機構によって解凍した有機質ケーキを脱水する遠心分離機構と、前記遠心分離機構によって脱水された有機質ケーキを圧縮成形する圧縮成形機構と、前記圧縮成形機構によって成形された有機質ケーキを高温で焼成して炭化させる焼成機構とからなることを特徴とする。
【００２１】
したがって、炭化工程が著しく簡単で、原料を凍結して解凍することにより簡単に水分を除去できるばかりでなく装置が簡単で低廉に設置することができ、しかも圧縮成形することにより緻密質になるので多種の用途に利用することができ、著しく実用的価値の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す炭化処理装置の概略図である。
【符号の説明】
１　　　炭化処理装置
２　　　混練機構
３　　　凍結機構
４　　　粉砕機構
５　　　解凍機構
６　　　遠心分離機構
７　　　圧縮成形機構
８　　　焼成機構
【図１】
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