(57)【要約】【課題】生物処理汚泥から熟成コンポストに類似した悪臭の無い製品を比較的低い処理温度と短い時間で低コストにて効率的に製造する。【解決手段】生物処理汚泥及び植物系繊維を加熱容器１に投入し、攪拌しながら乾燥させ、さらに１５０〜２００℃で加熱処理し、その後、冷却して熟成コンポスト様物を得る。植物系繊維としては、故紙、おが屑、米ぬか、茶殻、バガス、藁などが用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理汚泥を加熱乾燥及び熱処理して熟成コンポスト様物を製造する方法において、  生物処理汚泥に植物系繊維を添加することを特徴とする熟成コンポスト様物の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、加熱乾燥後の熱処理を１００〜２００℃で行うことを特徴とする熟成コンポスト様物の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、該植物系繊維の添加量（セルロースとして）は、生物処理汚泥（乾燥重量）の１〜４０％であることを特徴とする熟成コンポスト様物の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、攪拌しながら加熱乾燥及び熱処理を行うことを特徴とする熟成コンポスト様物の製造方法。
【請求項５】
生物処理汚泥と植物系繊維との混合物を加熱乾燥した後、熱処理してなる熟成コンポスト様物。
【請求項６】
請求項５において、該植物系繊維の添加量（セルロースとして）は、生物処理汚泥（乾燥重量）の１〜４０％であることを特徴とする熟成コンポスト様物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機肥料として用いられる熟成コンポスト様物の製造方法に係り、特に、生物処理汚泥を処理して熟成コンポストに類似した悪臭の無い製品を短時間で製造する方法に関する。また、本発明はこの方法により製造された熟成コンポスト様物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物処理汚泥や生ごみ等の有機性廃棄物の処理方法として、コンポスト化処理法が広く行われている。
【０００３】
コンポスト化処理法は、有機性廃棄物を醗酵させる方法であり、得られた熟成コンポストは、悪臭成分が分解されているが有機物は安定化されて十分残留しており、取り扱い性に優れた肥料となる。しかしながら、このような熟成コンポストを得るには、数十日〜百数十日もの長期間の醗酵が必要である。
【０００４】
生物処理汚泥から熟成コンポストに類似した悪臭の無い製品を比較的低い処理温度と短い時間で低コストにて効率的に製造する方法として、特開２００１−１３０９９０号公報に、生物処理汚泥を加熱乾燥した後、熱処理する方法が記載されている。この方法によれば、１０〜２０時間程度の短時間の処理で、悪臭がなく、しかも、有機肥料分も十分に残留している上に塩分もさほど高くなく、有機肥料として有効な熟成コンポスト類似の製品を得ることができる。
【０００５】
即ち、同号公報により提供されるコンポスト様物は、乾燥後の加熱分解により、コンポスト化処理法で得られる熟成コンポストと同様に臭気成分がなく、有機物が安定化した物質とされたものである。
【特許文献１】特開２００１−１３０９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記特開２００１−１３０９９０号公報よりも肥料効果に優れた熟成コンポスト様物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】
【０００７】
本発明の熟成コンポスト様物の製造方法は、生物処理汚泥を加熱乾燥及び熱処理して熟成コンポスト様物を製造する方法において、生物処理汚泥に植物系繊維を添加することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の熟成コンポスト様物は、生物処理汚泥と植物系繊維との混合物を加熱乾燥した後、熱処理してなるものである。
【０００９】
上記の植物系繊維の添加量（セルロースとして）は、生物処理汚泥（乾燥重量）の１〜４０％が好適である。
【００１０】
本発明では、生物処理汚泥と植物系繊維とを攪拌しながら加熱乾燥及び熱処理することが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の熟成コンポスト様物の製造方法も、特開２００１−１３０９９０号公報と同様に、生物処理汚泥を加熱乾燥した後、熱処理することにより、生物処理汚泥から熟成コンポスト様物を短時間で製造することができ、製造された熟成コンポスト様物は臭気成分が無く、有機物が安定化している。
【００１２】
本発明では、生物処理汚泥に植物系繊維を添加して加熱乾燥及び熱処理するため、得られる熟成コンポスト様物は生物処理汚泥由来の有機物と植物系繊維とが混ざり合ったものとなり、熟成コンポスト様物の微小空隙が増加し、その肥料効果が向上する。また、熟成コンポスト様物が植物系繊維を含有することにより、発塵が防止されるようになる。
【００１３】
特に、生物処理汚泥と植物系繊維とを攪拌しながら熱処理した場合には、生物処理汚泥と植物系繊維とが絡まるようにして造粒作用が奏されるため、熟成コンポスト様物の製造時の収率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
本発明においては、下水、し尿等の有機性廃水の生物処理汚泥に植物系繊維を添加して加熱乾燥する。この乾燥処理により生物処理汚泥中の水分が徐々に蒸発し、含有率が１％未満となって乾燥が完了した後も、更にこの乾燥物を好ましくは１００〜２００℃の温度で加熱を継続する。
【００１６】
この植物系繊維は、繊維状物質であってもよく、繊維状物質を含有する物質であってもよい。繊維状物質を含有する物質としては、故紙；おが屑；米ぬか；植物性残渣（茶殻、バガス、藁等）の粉砕物；その他セルロース含有物質などが例示される。
【００１７】
植物系繊維の太さは、太すぎると、架橋効果が低減するので、直径０．０５〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００１８】
植物系繊維の長さは、長すぎると加熱乾燥装置に絡みついたり、熟成コンポスト様物が嵩大になりすぎたりするので、１０ｍｍ以下が望ましい。また、過度に短いと架橋効果が低減するので、植物系繊維の長さは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
植物系繊維の添加量は、セルロースとして、乾燥汚泥重量の１〜４０％、特に２〜２０％程度が好適である。この添加量が４０％を超えると、加熱乾燥装置の伝熱面にセルロースが固着して伝熱が阻害されたり、熟成コンポスト様物が嵩高（バルキー）なものになり肥料効果が低減するおそれがある。添加量が１％よりも少ないと植物系繊維添加の効果が乏しいものとなる。
【００２０】
生物処理汚泥と植物系繊維との混合物よりなる被処理物の加熱乾燥過程において、水分が残留している間は、被処理物の温度は１００℃未満であるが、水分が完全に蒸発除去された後も加熱を継続すると、被処理物の温度は１００℃以上に上昇する。この状態で被処理物を例えば３〜６時間程度維持すると、被処理物中の有機物量が減少し始める。有機物が３〜５０％程度減少するまで加熱を継続すると臭気の殆どない熟成コンポスト様物を得ることができる。
【００２１】
この加熱を終了して製品とするに好適な有機物の減少率は、生物処理汚泥の種類によって異なり、例えば、活性汚泥の余剰汚泥の場合には１０〜３０％と比較的減少率が多く、消化汚泥の場合には３〜１０％と比較的減少率が小さい。
【００２２】
本発明において、乾燥が完了した後の加熱温度は好ましくは１００〜２００℃、より好ましくは１５０〜２００℃とする。この温度範囲であれば、水分は完全に蒸発除去され、臭気成分も揮散、分解される一方で、有機物は炭化せず、良好な熟成コンポスト様物を得ることができる。
【００２３】
得られた熟成コンポスト様物製品は、臭気が殆どなく、有機肥料成分が十分に残留し、塩分もさほど高くはなく、かつ熟成コンポスト類似の取り扱い性に優れたものである。この熟成コンポスト様物製品は、植物系繊維を含んでいるところから微細気孔に富み、肥料成分が溶け出し易く、肥料効果（特に速効性）に優れる。また、微生物が熟成コンポスト様物内に入り込み易くなり、土壌へのアンモニア等の窒素成分の放出が促進される。さらに、植物系繊維を含むところから、熟成コンポスト様物製品は発塵が少ないものとなる。なお、場合によっては、汚泥中のタンパク質が繊維に結合し、架橋状に付着する。
【００２４】
本発明では、被処理物を攪拌しながら上記の加熱乾燥及び熱処理を行うのが好ましく、このように攪拌を行うことにより、被処理物が均一に加熱乾燥、及び熱処理されると共に、被処理物が造粒されるようになり、製造過程での微粉分の飛散が抑制され、熟成コンポスト様物の収率が向上すると共に、熟成コンポスト様物製品からの発塵が一層少ないものとなる。
【００２５】
以下に図面を参照して本発明の熟成コンポスト様物の製造装置について説明する。図１，２は本発明の熟成コンポスト様物の製造に用いられる装置の一例を示す系統図である。
【００２６】
本発明の方法を実施するには、直接加熱方式では発火の恐れがあることから、図１に示す装置では間接加熱装置を用いて、間接加熱で乾燥と熱処理を行う。
【００２７】
図１の間接加熱装置は、加熱媒体が循環するように、２重壁構造とされた加熱容器１の循環路に媒体油２を循環させて、内部の汚泥及び植物系繊維よりなる被処理物１０を間接加熱するものである。この媒体油２は熱交換器３で加熱されて加熱容器１の循環路を循環する。生物処理汚泥及び植物系繊維は加熱容器１の上部投入口４の蓋４ａを開けて投入され、攪拌羽根５で攪拌されると共に、媒体油２で加熱され、製品の熟成コンポスト様物は加熱容器１の底部出口９から蓋９ａを開けて取り出される。６は回転軸４の駆動用モーターである。加熱容器には吸気口７と排気口８とが設けられており、排気口８には排気ファン（図示略）が接続されている。
【００２８】
なお、生物処理汚泥と植物系繊維とは混合されてから加熱容器１内に投入されてもよく、混合されてから投入されてもよいが、予め混合しておけば、より均一に処理を行うことができる。
【００２９】
このような間接加熱装置で生物処理汚泥及び植物系繊維よりなる被処理物を加熱する場合、媒体油２の温度を１５０〜２００℃に維持すると、乾燥終了前は１００℃未満の被処理物１０が乾燥完了後は１００〜２００℃に維持され、良好な加熱が行われる。このような間接加熱装置で被処理物の乾燥と熱処理とを行う場合、乾燥工程は１０〜１５時間、次の熱処理工程は２〜６時間とする。
【００３０】
なお、このような処理においては、揮発性有機物を含む排ガスが発生するが、この排ガスは、排気口８から取り出し、別途処理を行う。排気口８から排気を行うと、吸気口７からは空気が加熱容器１内に流入する。
【００３１】
図２の熟成コンポスト様物の製造装置は、生物処理汚泥及び植物系繊維よりなる被処理物を加熱乾燥する乾燥装置１Ａと、この乾燥物を更に加熱して加熱分解する加熱分解装置１Ｂとを備え、各工程を別々の装置で行うものである。
【００３２】
乾燥装置１Ａとしては、各種の乾燥装置を用いることができ、熱風を汚泥に直接吹き付けて乾燥する熱風受熱式（直接式）のものであっても、乾燥機内の金属壁を通して蒸気又は熱媒体油等の加熱媒体により汚泥に間接的に伝熱して乾燥する伝熱受熱式（間接式）のものであってもよい。なお、熱風受熱式には回転式乾燥機、気流式乾燥機、攪拌機付回転乾燥機等があるが、本発明はいずれのタイプのものも適用可能である。
【００３３】
図２に示す乾燥装置１Ａは、攪拌機付熱風受熱式回転乾燥機であって、乾燥装置本体１１の一端側に汚泥及び植物系繊維を投入する供給口１２と、本体１１内に熱風を送り込むための熱風炉１３が設けられており、他端側の上部に排ガス排出口１４が設けられ、下部に乾燥被処理物の排出口１５が設けられている。また、乾燥装置本体１１内には攪拌機１６が設けられ、熱風による乾燥効率を促進するように構成されている。
【００３４】
この乾燥装置１Ａでは、供給口１２から本体１１内に投入された汚泥及び植物系繊維よりなる被処理物１０が攪拌機１６で攪拌されつつ、熱風炉１３からの熱風により直接的に加熱乾燥される。
【００３５】
この加熱乾燥は、７００〜８００℃程度の高温の熱風を送り込み、汚泥容量が１／４〜１／５程度になるまで、また、乾燥前含水率８７〜７５％の被処理物が、乾燥後含水率３０〜１０％程度になるまで実施される。
【００３６】
この加熱乾燥に要する時間は、乾燥装置の仕様や乾燥条件、被処理汚泥の性状等によっても異なるが、通常の場合２〜６時間程度である。
【００３７】
排出口１４から排出される排ガスは、若干の粉塵及び臭気成分を含むが、殆どが水蒸気であるため、そのまま、又は必要に応じてサイクロン等で除塵した後脱臭炉で臭気成分を加熱分解して排出される。
【００３８】
乾燥された汚泥及び植物系繊維は排出口１５より直接あるいは中継ホッパーを介して加熱分解装置１Ｂに送給される。なおＶ１はこの乾燥汚泥の排出のための開閉バルブである。
【００３９】
加熱分解装置１Ｂでは、被処理物は１００〜２００℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度で４〜８時間程度加熱される。上記温度範囲であれば、水分は完全に蒸発除去され、臭気成分も揮散、分解される一方で、有機物は炭化せず、良好な熟成コンポスト様物を得ることができる。
【００４０】
この加熱分解装置１Ｂとしては、直接加熱方式では発火の恐れがあることから、間接加熱方式のものが好ましい。
【００４１】
図２の加熱分解装置１Ｂは、加熱媒体が循環するように２重壁構造とされた加熱装置本体２１の循環路に媒体油２２を循環させて、内部の被処理物、即ち、乾燥汚泥２０を間接加熱するものである。この媒体油２２は図示しない熱交換器で加熱されて本体２１の循環路を循環する。
【００４２】
乾燥装置１Ａからの乾燥被処理物は、本体２１の上部投入口２３から投入され、攪拌機２４で攪拌されると共に、媒体油２２で加熱され、製品の熟成コンポスト様物は本体２１の底部取出口２５からバルブＶ２を開とすることで取り出される。一方、排ガスは本体２１の上部の排出口２６から排気ファンを介して排出され、その後、含有される有機物やアンモニア、粉塵などが処理される。
【００４３】
また、加熱分解装置１Ｂには空気供給口２７が設けられているが、これは排出ガスをファンなどにより吸引して排出する際、加熱分解装置１Ｂ内が減圧状態とならないようにするためである。
【００４４】
なお、加熱分解装置１Ｂから排出される排ガスは水蒸気を殆ど含まないため、乾燥装置１Ａから排出される排ガスに比べて排出量が少ない。そのため、加熱分解装置１Ｂから排出されるガスは、乾燥装置１Ａからの排出ガスと共に粉塵及び臭気成分の除去処理を行っても良い。
【００４５】
この加熱分解装置１Ｂは、乾燥装置１Ａでの乾燥により容量が１／４〜１／５程度に減容された乾燥被処理物が投入されるものであるため、乾燥装置１Ａの処理容量の１／３〜１／１０程度の小型装置で足り、小処理容量の装置により効率的な加熱分解を行える。
【００４６】
なお、本発明において、処理する生物処理汚泥としては、下水処理汚泥や余剰汚泥、消化汚泥等、廃水や廃棄物の生物処理工程で生じる生物処理汚泥が挙げられる。図１，２の装置によれば、このような生物処理汚泥を植物系繊維と共に加熱乾燥した後加熱分解することで、臭気が殆どなく、有機肥料成分が十分に残留し、塩分もさほど高くはなく、従って、有機肥料として有効利用可能な、取り扱い性に優れた熟成コンポスト様物を高収率にて効率的に得ることができる。得られる熟成コンポスト様物は、肥料効果が高く、発塵も少ない。
【実施例】
【００４７】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４８】
実施例１
し尿処理汚泥８ｋｇ（含水率８２％）をし尿処理汚泥８ｋｇ（含水率８２％）に対し、ミキサーで細かく破砕し、０．５ｍｍ以下に篩い分けしたトイレットペーパー１００ｇ（含水率５％）を添加し、攪拌混合したものを図１の装置により加熱分解処理した。乾燥セルロース重量に換算した場合の汚泥乾燥重量に対する植物系繊維の添加割合は、６．６％である。
【００４９】
この装置の加熱容器２の容積は２０Ｌであり、熱媒油温度２００℃とした。製品温度が１６０℃に達するまで通気量５Ｌ／ｍｉｎで通気しながら攪拌し、乾燥及び加熱分解した。１６０℃到達後は加熱を停止し、２ｈｒ、同じ通気量にて通気しながら攪拌し、冷却し、熟成コンポスト様物を製造した。
【００５０】
比較例１
トイレットペーパーを添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして熟成コンポスト様物を製造した。
【００５１】
実施例１及び比較例１で得られた粒径１．２ｍｍ以上の熟成コンポスト様物（粗粒状物）の収量を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2005281042.tif 000003
【００５３】
表１の通り、実施例１によると比較例１に比べて粗粒分の多い熟成コンポスト様物が得られる。なお、実施例１は熟成コンポスト様物からの発塵も、比較例１に比べて格段に少なかった。
【００５４】
続いて、以上の実施例で作成した肥料を添加した土を用いて小松菜をプランターにて栽培した。
【００５５】
土としては、赤玉土１ｋｇ、黒土２００ｇの混合物を用い、肥料は２．５％（ｗ／ｖ）添加した。
【００５６】
種子接種数を１５粒（５×３）とし、１日１回１００ｍｌずつビーカーで散水し、２ヶ月経過後に成育状況を計測した。結果を表２に示す。なお、表２中の平均湿重量及び平均乾重量は、小松菜から根を取り除き、茎及び葉の部分について測定したときの平均重量である。
【００５７】
なお、肥料を全く添加しなかった場合についての成育結果を比較例２として表２に併せて示す。
【００５８】
【表２】
2005281042.tif 000004
【００５９】
表２より、本発明の熟成コンポスト様物を用いると、小松菜の成育が促進されることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の熟成コンポスト様物の製造方法に用いられる装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明の熟成コンポスト様物の製造方法に用いられる装置の他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  加熱容器
１Ａ  乾燥装置
１Ｂ  加熱分解装置
２  媒体油
３  熱交換器
１１  本体
１２  供給口
１３  熱風炉
１４，１５  排出口
１６  攪拌機
２１  本体
２２  媒体油
２３  投入口
２４  攪拌機
２５  取出口
２６  排出口
２７  空気供給口
【図１】
2005281042.tif 000005
【図２】
2005281042.tif 000006