(57)【要約】【課題】  有機性廃棄物を脱水・乾燥処理しする減圧乾燥において、乾燥機槽内温度を正確に把握し、把握した温度を用いて加熱量を制御することにより、過大なエネルギー供給を防止しつつ、遊離アミノ酸を保持する減圧乾燥方法を提供することを可能とする。【解決手段】  本発明では、乾燥機槽内底部温度を検知し、検知された温度にて加熱量を制御するとともに、遊離アミノ酸を保持できる乾燥温度を明らかにし、その設定温度にて減圧乾燥機運転を行った。さらに、設定供試される有機性廃棄物を破砕・固液分離し、乾燥や飼料・肥料化の妨害物質となる、油分、塩分および可溶性デンプン質を除去した破砕固形分を被乾燥物とした。また、乾燥機槽内底部温度を複数の測温体を用いて測定し、各測温体間温度差を演算することにより、測温体異常検出を可能とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を減圧状態に保持する減圧保持容器と、前記減圧保持手段の内部を減圧する減圧手段と、減圧保持容器内部の有機性廃棄物を攪拌する手段と、減圧保持容器内部の有機性廃棄物を加熱する手段とを有し、該廃棄物を減圧乾燥により脱水・乾燥処理する有機性廃棄物乾燥処理システムにおいて、
減圧保持容器内面下端温度を検知する温度検知手段を設けるとともに、検知された温度にて加熱手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする有機性廃棄物乾燥処理システム。
【請求項２】
前記有機性廃棄物乾燥処理システムにおいて、有機性廃棄物を粉砕する手段と、粉砕された有機性廃棄物を固液分離する固液分離手段と、固液分離手段にて回収された固形分を脱水・乾燥する手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物乾燥処理システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の有機性廃棄物乾燥処理システムにおいて、前記減圧容器内面下端温度を５０℃〜７０℃に保持して加熱することを特徴とする有機性廃棄物乾燥処理システムの運転方法。
【請求項４】
前記有機性廃棄物乾燥処理システムにおいて、前記減圧保持容器内面下端温度を検知する温度検知手段として、減圧保持容器内面壁に設けた測温体を用いたこと特徴とする請求項１または２記載の有機性廃棄物乾燥処理システム。
【請求項５】
前記有機性廃棄物乾燥処理システムにおいて、前記減圧保持容器内面下端温度を検知する温度検知手段として、減圧保持容器内面壁に設けた複数の測温体を用いるとともに、前記測温体により検知された温度の平均温度を用いて前記減圧保持容器を加熱する制御手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の有機性廃棄物乾燥処理システム。
【請求項６】
前記有機性廃棄物乾燥処理システムにおいて、減圧保持容器内面下端温度を検知する温度検知手段として、減圧保持容器内面壁に設けた複数の測温体を用いるとともに、平均温度算出前に各測温体温度間温度差を演算し、測温体異常を検知する手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の廃棄物乾燥処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭や事務所などで発生する厨芥やその処理により発生する汚泥等の有機性廃棄物を処理に係り、特に飼料、肥料製造に好適な有機性廃棄物乾燥システムおよびその運転方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物処理においては、従来、埋め立て、焼却が主流であったが、埋め立て地の枯渇、ダイオキシン問題等により、それらの方法による処理が困難となっている。このため、有機性廃棄物を有価物として再利用すべく脱水・乾燥処理の実施が必要となっていた。
【０００３】
また、脱水・乾燥処理時のタンパク質変性を抑制し、良質の飼料を作成するため、温風にて加熱し、加熱温度を１３０℃以下に制御しているものもある（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この場合、温風中に酸素を多く含むため、被加熱物が酸化される、また、加熱温度が１３０℃と高温であるため、タンパク質の変性は抑制されるものの、遊離アミノ酸が減少するとの問題があった。
【０００４】
また、加熱時の酸化を防止するため１３０℃に加熱した窒素等の不活性ガスを用いるものもある（例えば、特許文献２参照）。
しかし、この場合、乾燥時常に不活性ガスを供給しなければならず、経済性に難があるとともに、遊離アミノ酸等成分保持を数値として表されていない。
【０００５】
また、減圧下にて、５０℃から８０℃前後の温風を吹き込みつつ脱水・乾燥する方法がある（例えば、特許文献３参照）
しかし、この場合、温風中に酸素を含むため、被加熱物が酸化されるとの問題があった。また、水分率を３４．５％から９．２％にするのに１０時間の時間が必要であった。さらに生ごみ等をそのまま投入することを前提としており、生ごみに付着した油分による乾燥速度の低下、生ごみ固形分内の内部水移動律速による乾燥速度の低下、生ごみ中のご飯等から排出される可溶性デンプン質加熱による生ごみブロック化による乾燥速度低下を生じ、投入エネルギー増大の可能性があった。
【特許文献１】特開２００１−７８６７７号公報（第３−５頁、第１図）
【特許文献２】特開２００３−１８０２５９号公報（第３頁）
【特許文献３】特開平１０−２５８２６５号公報（第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、厨芥等の有機性廃棄物を飼料ならびに肥料などの有価物とするための脱水・乾燥処理において、生物の成長、発達、組織の修復の為の栄養素である蛋白質の形態の中でも特に吸収の早い遊離アミノ酸を保持しつつ、無駄なエネルギー投入を減らし、かつ均一に乾燥せしめる、有機性廃棄物乾燥システムおよびその運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明のよれば、有機性廃棄物を減圧状態に保持する減圧保持容器と、減圧保持手段の内部を減圧する減圧手段と、減圧保持容器内部の有機性廃棄物を攪拌する手段と、減圧保持容器内部の有機性廃棄物を加熱する手段とを有し、該廃棄物を減圧乾燥により脱水・乾燥処理する有機性廃棄物乾燥処理システムにおいて、減圧保持容器内面下端温度を検知する温度検知手段を設けるとともに、検知された温度にて加熱手段を制御する制御手段を設けた。
これにより、減圧下にて脱水・乾燥されるため、空気中酸素による被乾燥物の酸化が抑制され、遊離アミノ酸の減少が軽減された有価物を得ることが可能となる。
【０００８】
また、減圧保持容器内面下端温度を検知する温度検知手段を設け、検知された温度にて加熱手段を制御する制御手段を設けていることにより、つねに被乾燥物の接触している減圧保持容器内面下端での被乾燥物温度が測定可能となり、減圧保持容器内被乾燥物温度が一定温度以上に昇温しないため、被乾燥物の変性が抑制される。さらに、乾燥に必要な温度以上に昇温することが防止されているため、乾燥に必要なエネルギーのみを供給することが可能であり、無駄なエネルギー投入が防止できる。ここで、温度検知手段として、熱電対、抵抗温度計、バイメタル温度計、液体充満圧力式温度計、放射温度計のいずれを用いても良い。
【０００９】
また、請求項２記載の発明のよれば、有機性廃棄物を粉砕する手段と、粉砕された有機性廃棄物を固液分離する固液分離手段と、固液分離手段にて回収された固形分を脱水・乾燥する手段とを設けるようにした。
これにより、過剰な油分、塩分、水溶性デンプン質等は固液分離透過液側へ排出され、生ごみに付着した油分による乾燥速度の低下、生ごみ固形分内の内部水移動律速による乾燥速度の低下、生ごみ中のご飯等から排出される可溶性デンプン質加熱による生ごみブロック化による乾燥速度低下を生じることがなく、過剰な塩分も除去可能となるため、処理された乾燥物の飼料化、肥料化が容易となる。
【００１０】
また、請求項３記載の発明のよれば、減圧容器内面下端温度を５０℃〜７０℃に保持するため、生物の成長、発達、組織の修復の為の栄養素である蛋白質の形態の中でも特に吸収の早い遊離アミノ酸を保持することができ、飼育効果の高い飼料の製造が可能となる。
【００１１】
また、請求項４記載の発明のよれば、減圧保持容器内面下端温度を検知する温度検知手段として、減圧保持容器内面壁に設けた測温体を用いた。これにより、つねに被乾燥物の接触している減圧保持容器内面下端での被乾燥物温度が測定可能となり、減圧保持容器内被乾燥物温度が一定温度以上に昇温しないため、被乾燥物の変性が抑制される。さらに、乾燥に必要な温度以上に昇温することが防止されているため、乾燥に必要なエネルギーのみを供給することが可能であり、無駄なエネルギー投入が防止できる。なお、測温対は、減圧保持容器内面壁に溶接、接着等により、減圧保持容器内面壁に接合されている方が好ましく、測温体劣化を防止するため、測温体はシース型を用いた方が良く、さらに、応答速度を速め、被乾燥物温度を正確に測温するため熱容量の小さな測温体を用いた方が良い。ここで、測温体として、熱電対、抵抗温度計、バイメタル温度計、液体充満圧力式温度計のいずれを用いても良い。
【００１２】
また、請求項５記載の発明によれば、減圧保持容器内面下端温度を検知する温度検知手段として減圧保持容器内面壁に設けた複数の測温体を用いるとともに、測温体により検知された温度の平均温度を用いて減圧保持容器を加熱する制御を行うようにした。これにより、減圧保持容器が大型化した際にも均質な被乾燥物温度制御が可能となり、均質な乾燥物を得ることができると共に、乾燥に必要な温度以上に昇温することが防止されているため、乾燥に必要なエネルギーのみを供給することが可能であり、無駄なエネルギー投入が防止できる。ここで、測温体として、熱電対、抵抗温度計のいずれを用いても良い。
【００１３】
また、請求項６記載の発明によれば、減圧保持容器内面下端温度を検知する温度検知手段として、減圧保持容器内面壁に設けた複数の測温体を用いるとともに、平均温度算出前に各測温体温度間温度差を演算し、測温体異常を検知する手段を設けた。これにより、複数設置された測温体の少なくとも一つが故障した場合においても、他の測温体測定値との比較により、故障が確認かのうとなり、測温体故障による、被乾燥物の異常加熱による、タンパク質の変質、遊離アミノ酸減少が防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、有機性廃棄物の脱水・乾燥処理において、被乾燥物の変性が抑制され、遊離アミノ酸減少が防止でき、かつ、無駄なエネルギー投入を抑制する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に本願発明にかかわる廃棄物処理システムの適用例をしめす。
ディスポーザにて破砕された有機性廃棄物は固液分離装置にて、固形分と透過排水とに分離される。本実施例では目幅２ｍｍのウエッジワイヤスクリーンを用いたが、パンチングスクリーン、メッシュスクリーン、積層スクリーンでも良い。目幅に付いては、５ｍｍ以上では固形分補足率が３０％以下となるため、実用上４ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下で使用する。目詰まりしにくいようスクリーンに自己洗浄機能を保有する場合には、固形分回収率向上の観点より、目幅１ｍｍ以下が好ましいが、スクリーンに自己洗浄機能を保有しない場合には、油分や繊維分による目詰まりを防止するため、目幅は２ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００１６】
固液分離された固形分は、重力もしくは、スクリュウコンベア、ベルトコンベアにて脱水・乾燥機へと搬送される。固液分離された透過排水は、排水処理装置にて生物処理され、排水中有機分は汚泥へと変換される。変換された汚泥の余剰分は引き抜いた後、汚泥凝集槽にて凝集処理を行い、再度固液分離装置にて固液分離し、固形分は脱水・乾燥処理を行う。
【００１７】
脱水・乾燥部は、攪拌機を備えたジャケット型減圧乾燥機、蒸気供給ボイラ、真空ポンプ、コンデンサ、液量測定装置から構成されている。ディスポーザ破砕生ごみ固形分は、攪拌機、攪拌翼を備えたジャケット型減圧乾燥機に投入し、ジャケット内に蒸気を供給し、乾燥機内を加熱する。蒸気の供給は、乾燥機内底部に溶接された、３本の熱電対により測定された平均温度にて、演算・制御装置を用いて制御され、乾燥中は、設定温度を５０〜７０℃、乾燥終了時は、蒸気供給ＯＦＦとした。乾燥終了点は、コンデンサによって凝縮した蒸発液量を、液量測定装置ここではロードセルを用いて測定し、その変化率より判断した。
【００１８】
図２に、槽内容量１２０Ｌのジャケット型減圧乾燥機に、標準生ごみ５０ｋｇをディスポーザにて破砕し、目開き２ｍｍのドラムスクリーンにて固液分離した固形分を供試し、乾燥機内底部設定温度７０℃にて蒸気を供給し、回転数６ｒｐｍにて攪拌しつつ、乾燥機内圧力を−９０ｋPa以下に減圧した場合の、乾燥機上部温度、乾燥機底部温度、ディスポーザ破砕生ごみ固形分と混ぜて槽内に投入した外径１７ｍｍのボタン型温度ロガーにて測定した槽内温度の経時変化を示す。
上部温度に比べ、下端温度は槽内温度に近い値を示していた。槽下端は、常に槽内被乾燥物が接触しているが、上部は攪拌翼によって被乾燥物が持ち上げられたときのみ接触し、熱の伝達効率が悪いため、温度差が生じると考えられる。このことから、減圧乾燥機の乾燥温度制御には、槽内下端に熱電対等測温体を直接溶接し、その温度を用いる方が良いといえる。
【００１９】
図３に槽内容量１２０Ｌのジャケット型減圧乾燥機に、標準生ごみ５０ｋｇをディスポーザにて破砕し、目開き２ｍｍのドラムスクリーンにて固液分離した固形分を供試し、回転数６ｒｐｍにて攪拌しつつ、乾燥機内圧力を−９０ｋPa以下に減圧し、乾燥機内底部設定温度を５０℃から１３０℃に変化させた場合の、乾燥終了後被乾燥物中に含有される遊離アミノ酸量を示す。設定温度が高いほど遊離アミノ酸が減少しており、設定温度の低いほど乾燥終了後被乾燥物中に含有される遊離アミノ酸の保持されていることが分かる。このため、乾燥設定温度が低いほど生物の成長、発達、組織の修復の為の栄養素である蛋白質の形態の中でも特に吸収の早い遊離アミノ酸を保持することが可能であるため、飼育効果の高い飼料の製造が可能となる。
【００２０】
一方、脱水・乾燥に必要な時間、ここでは含水率８５％から１０％に乾燥させるために必要な時間は、前記条件下において、５０℃にて約１５時間、７０℃設定にて約１０時間、１３０℃設定にて約７時間と温度の高いほど短くなる。なお、設定温度を４０℃とした場合には、２８時間後も含水率１０％以上であり、乾燥に多大な時間が必要であった。これらのことから、遊離アミノ酸を保持しつつ、短い乾燥時間にて運転する場合には、設定温度を７０℃に、１５時間程度の時間を要してもかまわない場合には、５０℃程度にて運転するのが好ましいと判断された。
【００２１】
また、上記試験時において、乾燥機内底部温度を測定するために、３本のシース熱電対を乾燥機内底部に溶接し、測温したが、測温時、３本の熱電対間の温度差を平均処理前に演算し、１０℃以内にあることを確認した後に、平均処理した。もし、１本の熱電対に破断等の異常が発生した場合、起電力がほぼ０となるため、熱電対に異常が発生した場合、加熱時熱電対間温度差は１０℃以上となり、異常が発生した熱電対が特定可能であり、残り２本の熱電対温度を平均することにより、乾燥機内底部温度を測定することが可能となる。もし、異常に気が付かない場合、１本の熱電対に破断等の異常が発生した場合、起電力がほぼ０となるため、３本の熱電対平均温度は低めに現れ、過剰の蒸気を供給し、タンパク等の変性、遊離アミノ酸の減少を生じると共に、過大なエネルギーが投入されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例を示す工程図である。
【図２】本発明の実施例における、減圧乾燥機槽内温度経時変化示すグラフである。
【図３】本発明の実施例における、減圧乾燥後被乾燥物中に含まれる遊離アミノ酸量の乾燥温度依存を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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