(57)【要約】【課題】  反応室を垂直に多段重層して設けることにより、処理能力の割に設備設置面積を小さくせしめた上、撹拌設備が不要でありながら、処理物に簡便に切り返し・撹拌効果を施すことができる固形有機物質の生物処理装置を提供する。【解決手段】  固形有機物質を微生物による分解反応に付するための反応器１に、固形有機物質が充填される反応室I〜IVを垂直方向に２段以上設ける。各反応室I〜IVは、底部が開放できるメカニズム２を有し、充填された固形有機物質を前記各反応室I〜IVの直下部に位置する別の反応室若しくは反応室外へ移動させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形有機物質を微生物による分解反応に付するための反応器に、固形有機物質が充填される反応室を垂直方向に２段以上設け、
各反応室は、底部が開放できるメカニズムを有し、
充填された固形有機物質を前記各反応室の直下部に位置する別の反応室又は反応室外へ移動させることができることを特徴とする生物処理装置。
【請求項２】
前記各反応室の底部より前記各反応室内に気体を吹き込むメカニズムを備える請求項１に記載の生物処理装置。
【請求項３】
前記各反応室の底部が、網もしくはパンチングメタル等の網状の形態を有し、当該網状の底部を介して前記各反応室に気体を吹き込むことができることを特徴とする請求項２に記載の生物処理装置。
【請求項４】
前記各反応室の底部に設けられたパイプ又はその表面に孔を設けたパイプを介して前記各反応室に気体を吹き込むことができることを特徴とする請求項２に記載の生物処理装置。
【請求項５】
最下部の反応室から取り出した反応物である固形有機物質を、最上部の反応室に移動・再充填するための搬送装置を付帯させる請求項１〜４いずれかに記載の生物処理装置。
【請求項６】
固形有機物質を撹拌する固形有機物質の撹拌方法であって、
固形有機物質を微生物による分解反応に付するための反応器に、固形有機物質が充填される反応室を垂直方向に２段以上設け、
最下段の反応室の底部を開放することにより、最下段の反応室内の固形有機物質を抜き取り、次に最下段の反応室の底部を閉じ、
下から第二段目の反応室の底部を開放することにより、その内部の固形有機物質を前記最下段の反応室に移し、次に下から二段目の反応室の底部を閉じ、
同様の手順で各反応室の固形有機物質をそれぞれ直下の反応室に移すことを特徴とする固形有機物質の撹拌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形有機物質を微生物による分解反応に付するための生物処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物処理装置は、生ゴミ、家畜糞、有機質産業廃棄物、その他の固形有機物質を微生物処理することにより、発酵若しくは分解し、堆肥等の有用な資源に変換するか、消滅あるいは減容させるか、又は取扱い易い形態に変換させる。
【０００３】
従来、好気性微生物を利用する場合は、大気開放槽中で処理すべき固形有機物質を堆積処理していた。一方、嫌気性微生物を利用する場合は密閉容器中で空気を遮断しながら固形有機物質を堆積処理していた。好気性、嫌気性いずれの場合でも堆積層中の生物処理反応を均一に進めるために、所謂「切り返し」と称される、堆積物の粒塊をほぐし、堆積物を撹拌・混合する操作が必要である。
【０００４】
従来法では、この堆積層を切り返すには、ショベルにより堆積層を掘削し、崩した後、再堆積する方法や、撹拌機を備えた槽若しくは容器中で撹拌する方法が専ら採用されていた。
【０００５】
微生物反応の反応速度は極めて緩やかに進行するため、実用的な程度にまで反応を進行させるためには、通常、数日より数十日の処理時間が必要である。そのために、上記の従来法においては、多数の反応槽（堆肥舎）を平面上に並列的に設置して処理施設としていた。処理物の切り返しには、好気性反応の場合、ショベルローダ等を用いて各堆肥舎の堆積層を個別に掘削し、再堆積するか、あるいは、処理物の撹拌の他に、走行することにより処理物の搬送機能を兼ね備えた機械（例えばロータリ式撹拌機）を備えた大きな単一処理槽を以って処理施設とするのが一般的である。
【０００６】
また、嫌気性反応においても、同様に単一の密閉タンク内に撹拌設備を必要とする。処理量が大きい場合は、多数の反応槽を平面的に設置するのは好気性処理と同様である。処理量が比較的少量の場合、または十分な土地面積が利用可能な場合には、従来法の採用には何らの問題もないのであるが、処理量が多く、従来法を採用した場合には、施設の設置面積として膨大な土地面積が必要なときには、従来法がその実際性を失う場合が少なくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来法のこの欠点を補完するため、垂直方向に多段の反応室（反応槽）を重ねれば、反応室の段数に係わらず、設備の設置に必要な面積は最小限のものとなる。
【０００８】
しかしながら、この場合、処理物の切り返し、撹拌操作を垂直方向に多段重層した反応室の各々に堆積された処理物に施す切り返し方法が問題であって、従来技術のようなショベルによる掘削は、この場合困難である。また、反応室内への撹拌機の設置は不可能ではないが、大きな撹拌設備と撹拌動力を必要とする。
【０００９】
そこで本発明では、反応室を垂直に多段重層して設けることにより、処理能力の割に設備設置面積を小さくせしめた上、撹拌設備が不要でありながら、処理物に簡便に切り返し・撹拌効果を施すことができ、通気が必要な場合には、通気効率に優れた、固形有機物質の生物処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものでない。
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、固形有機物質を微生物による分解反応に付するための反応器（１）に、固形有機物質が充填される反応室（I〜IV）を垂直方向に２段以上設け、各反応室（I〜IV）は、底部が開放できるメカニズム（２）を有し、充填された固形有機物質を前記各反応室（I〜IV）の直下部に位置する別の反応室又は反応室外へ移動させることができることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の生物処理装置において、前記各反応室（I〜IV）の底部より前記各反応室（I〜IV）内に気体を吹き込むメカニズム（３，５）を備える。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２に記載の生物処理装置において、前記各反応室（I〜IV）の底部が、網もしくはパンチングメタル等の網状の形態を有し、当該網状の底部を介して前記各反応室（I〜IV）に気体を吹き込むことができることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２に記載の生物処理装置において、前記各反応室（I〜IV）の底部に設けられたパイプ（３ａ）又はその表面に孔を設けたパイプ（３ａ）を介して前記各反応室（I〜IV）に気体を吹き込むことができることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１〜４いずれかに記載の生物処理装置において、最下部の反応室（I）から取り出した反応物である固形有機物質を、最上部の反応室（IV）に移動・再充填するための搬送装置（９〜１３）を付帯させる。
【００１６】
請求項６の発明は、固形有機物質を撹拌する固形有機物質の撹拌方法であって、固形有機物質を微生物による分解反応に付するための反応器（１）に、固形有機物質が充填される反応室（I〜IV）を垂直方向に２段以上設け、最下段の反応室（I）の底部を開放することにより、最下段の反応室（I）内の固形有機物質を抜き取り、次に最下段の反応室（I）の底部を閉じ、下から第二段目の反応室（II）の底部を開放することにより、その内部の固形有機物質を前記最下段の反応室（I）に移し、次に下から二段目の反応室（II）の底部を閉じ、同様の手順で各反応室（I〜IV）の固形有機物質をそれぞれ直下の反応室に移すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、各反応室内の固形有機物質を、重力を利用して直下部に位置する反応室に落下することにより、切返し・再堆積と同様な効果を与えることができる。１回の落下、移動だけでは切り返しの程度が不十分な場合は、この操作を必要なだけ連続して行うことにより、十分な切返し操作を施すことが可能である。
【００１８】
請求項２の発明では、反応室にガスを送り込む必要がある場合に送気メカニズムを加えている。これにより、好気性処理（好気性微生物を利用した生物処理）の場合、反応室に必要な空気を吹き込むことができ、また嫌気性処理（嫌気性微生物を利用した生物処理）の場合、反応室に空気が入らないように窒素等のブランケットガスを充填することができる。
【００１９】
請求項３の発明では、反応室の底部を網状の形態にすることにより、塔底（最下層の反応室底部）よりの給気のみで、重層構造の反応室の全部に給気できる。
【００２０】
請求項４の発明は、パイプを介して給気する場合のものである。反応室の底部を網構造とせずに、各反応室にそれぞれ独立な給気配管及び排気配管を配すれば、各反応室の固形有機物質の状態によって、各々の反応室への給気を制御することが可能である。
【００２１】
請求項５の発明では、最下部より取り出した固形有機物質を最上部の反応室へ移動する手段として、コンベヤ類、ホッパ等の搬送装置を付帯させている。この発明によれば、更なる撹拌効果を与えることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、請求項１の発明と同様に、各反応室内の固形有機物質を、重力を利用して直下部に位置する反応室に落下することにより、切返し・再堆積と同様な効果を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下添付図面を参照しつつ本発明の生物処理装置の一実施形態を説明する。
【００２４】
図１は生物処理装置のシステム構成図を示す。生物処理装置は、固形有機物質を微生物による分解反応に付するための縦長筒状の反応器１を有する。反応器１には、垂直方向に２段以上、この実施形態では４段の反応室I〜IVが設けられる。各反応室I〜IVでは、好気性微生物及び／又は嫌気性微生物を利用して、充填される固形有機物質を分解反応に付する。
【００２５】
各反応室I〜IVは、その底部が開放できるメカニズム２を有する。このメカニズム２によって各反応室I〜IVが区画されている。メカニズム２は、底が割れて内容物が落下できるように構成され、例えば図２に示されるように、反応器１の内壁に固定される蝶番２ａ，２ａを有する開閉可能な扉２ｂから構成される。扉２ｂを開閉させる駆動機構としては油圧シリンダを用いても、巻き上げ式のロープを用いても良い。
【００２６】
反応室I〜IVにガスを送り込む必要がある場合には、反応室I〜IVには、その底部より反応室I〜IV内に気体を吹き込むメカニズム３，５が加えられる。好気性処理の場合、反応室I〜IVに必要な空気を吹き込み、また嫌気性処理の場合、反応室I〜IVに空気が入らないように窒素等のブランケットガスを充填する。なお、嫌気性微生物処理の場合は、処理物の移送等に用いるコンベヤ、ホッパ類（後述）も全て外気から遮断した密閉構造とし、必要な場合は窒素等のブランケットガスを全系に充填する必要がある。
【００２７】
図１では、好気性微生物を利用して生物処理する例を示しており、各反応室I〜IVには、独立して給気配管３及び排気配管４が配される。各反応室I〜IVには、給気配管の一部を構成するパイプ３ａ若しくはその表面に孔を設けたパイプ３ａが設けられる。ブロワ５から送り込まれた空気は、このパイプ３ａを介して各反応室I〜IVに吹き込まれる。そして、各反応室I〜IVに吹き込まれた空気は排気配管４を介して排気される。各反応室I〜IVへの給気量は、各反応室I〜IVの処理物の状態に応じて、給気配管３及び排気配管４に設けたバルブ６，７によって制御される。例えば各反応室I〜IVの壁に目盛りを付しておき、各室の覗き窓から処理物の量を目視することで、処理物の反応状態が判断される。基本的に各反応室I〜IVの処理物は、互いに混合されずに他の反応室へ移動されるので、処理物の減少量をもって消化率を測定できる。また、空気を送ることで各反応室I〜IVの処理物が乾燥するため、サンプリングにより試料を取り出して水分を測定してもよい。各反応室I〜IVの湿度をコントロールする場合には、水を含んだ空気を各反応室I〜IVに吹き込む。
【００２８】
また、図示しないが、各反応室I〜IVの底部を、例えば網若しくはパンチングメタル等の網状の形態にすることにより、網状の底部を介して各反応室I〜IVに空気を吹き込むことができるので、塔底（最下層の反応室底部）よりの給気のみで、重層構造の反応室I〜IVの全部に給気できるようになる。この場合、ブロワ５より送り込まれた空気はバルブ６を介して塔底よりの給気のみで反応室I〜IV全てに必要な空気を供給することができるので、図１に示されるような各反応室I〜IVへの独立した給気配管３及び排気配管４は不要である。
【００２９】
生物処理装置には、最下部の反応室Iから取り出した処理物を、最上部の反応室IVに移動・再充填するためのコンベヤ類、ホッパ等の搬送装置が付帯される。この搬送装置は、例えば最下段の反応室Iから取り出した処理物を移送するスクリュコンベヤ９、処理物をスクリュコンベヤ９からホッパ１１に移送する傾斜コンベヤ１０、処理物をホッパ１１からバケットエレベータ１３に移送するスクリュコンベヤ１２、処理物を最上部の反応室IVに押し上げるバケットエレベータ１３等から構成される。最下部の反応室Iから取り出した処理物を、最上部の反応室IVに移動・再充填する際に、新しい固形有機物質を追加してもよい。
【００３０】
次に、上記生物処理装置を用いた固形有機物質の撹拌方法について説明する。本発明の撹拌方法では、反応室I〜IV内の処理物を、重力を利用して直下部に位置する反応室に落下することにより、ショベルローダによる切返し・再堆積と同様な効果を与えている。具体的には、各反応室I〜IVに固形有機物質を充填した状態で、以下に記述する撹拌方法により、必要な切返し・撹拌操作を施すことが可能になる。
【００３１】
まず、切返し・撹拌が必要になった時点（一定時間、固形有機物質を保持した時点）で最下段の反応室Iの底面(1)を開放することにより、この反応室の処理物を抜き取る。次に最下段の反応室Iの底面(1)を閉じる。次に、下から２段目の反応室IIの底面(2)を開放し、その内容物を最下段の反応室Iに落下・移動させる。同様な手順で、順次反応室IIIの内容物を直下の反応室IIに移し、反応室IVの処理物を直下の反応室IIIに移す。空になった最上段の反応室IVには、必要に応じて最下段の反応室Iに入っていた処理物を搬送装置で移送・再充填する。各反応室I〜IV内の処理物を直下部の反応室I〜IVに落下することにより、ショベルローダによる切返し・再堆積と同様な効果を与えることができる。１回の落下・移動（反応室IV⇒反応室Iへの一連の移動）だけでは、切返しの程度が不十分な場合は、この操作を必要なだけ連続して行うことにより、十分な切返し操作を施すことが可能である。勿論、１回の落下・移動だけで切返しが十分な場合は、反応室Iから取り出された処理物を系外に排出する。
【００３２】
なお反応器１は複数設置される場合もある。この場合、処理する固形有機物質により、固形有機物質を、並列に並べた複数の反応器を通過させたり、直列に並べた複数の反応器を通過させたりする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態における生物処理装置のシステム構成図。
【図２】反応室の底部を開放できるメカニズムの一例（平面図）。
【符号の説明】
【００３４】
１…反応器
２…底部開放メカニズム
３…給気配管（気体吹き込みメカニズム）
５…ブロワ（気体吹き込みメカニズム）
９，１２…スクリュコンベヤ（搬送装置）
１０…傾斜コンベヤ（搬送装置）
１１…ホッパ（搬送装置）
１３…バケットエレベータ（搬送装置）
I〜IV…反応室
【図１】
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【図２】
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