(57)【要約】      （修正有）【課題】短期間でコンポスト化できるとともに、低コストでのｐＨ調整が可能であるコンポスト化用原料の製造手段を提供する。【解決手段】エアレーションタンク１と汚泥貯留タンク４の貯留物を混入タンク５へ投入する手段を設け、貯留槽２１内下部にカッター付き水中汚物ポンプ２２、混合槽２７内下部に水中汚物ポンプ２８を各々設置し、貯留槽２１と混合槽２７および凝集槽３３に攪拌機２３，２９、３４を各々設け、前記カッター付き水中汚物ポンプ２２の吐出口と混合槽２７の上部、水中汚物ポンプ２８の吐出口と凝集槽３３上部を各々接続するとともに、添加剤タンク３８のブロワー３９吐出口と混合槽２７上部、薬注ポンプ３７吐出口と凝集槽３３上部を各々接続し、スクリュープレス機４１の入り口と凝集槽３３下部を接続し、前記の混入タンク５底部と貯留槽２１上部を接続し、スクリュープレス機４１の脱離液排出口４３とエアレーションタンク１を接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．脱離液をエアレーションする第一工程。
２．エアレーション後の脱離液にコンポスト化対象物を混入する第二工程。
３．混入後の液に必要に応じて適宜に消石灰を投入する第三工程。
４．第三工程で得られた液に木質繊維を加えて攪拌する第四工程。
５．木質繊維添加攪拌後の物質に高分子凝集剤を加えて攪拌する第五工程。
６．高分子凝集剤添加攪拌後の物質を圧搾・脱水する第六工程。
７．第六工程で得られた脱離液を第一工程に戻してエアレーションする第七工程。
以上の各工程からなることを特徴とするコンポスト化用原料の製造方法。
【請求項２】
エアレーション機能を備えたエアレーションタンクと、汚泥貯留タンクと、混入タンクを各々設け、エアレーションタンクと汚泥貯留タンクの貯留物を混入タンクへ投入する手段を設け、一方、適宜形状・サイズの中空体による貯留槽、混合槽、凝集槽、添加剤タンク、薬剤タンクを各々設け、貯留槽内下部にカッター付き水中汚物ポンプ、混合槽内下部に水中汚物ポンプを各々設置し、貯留槽と混合槽および凝集槽に、羽根を有し槽の上方から下方に向かう回転軸を回転させるモーターを有する攪拌機を各々設け、薬剤タンクに薬注ポンプ、添加剤タンクにブロワーを各々設け、前記カッター付き水中汚物ポンプの吐出口と混合槽の上部、水中汚物ポンプの吐出口と凝集槽上部を各々配管接続するとともに、ブロワー吐出口と混合槽上部、薬注ポンプ吐出口と凝集槽上部を各々配管接続し、一方、スクリュープレス機を設けるとともに該スクリュープレス機の入り口と凝集槽下部を配管接続し、前記の混入タンク底部と貯留槽上部を配管接続し、スクリュープレス機の脱離液排出口とエアレーションタンクを配管接続し、必要に応じ各配管途中にポンプを位置させ、各電動機器への通電制御システムを設けることにより、投入されたコンポスト化対象物のペーハー調整を行い、攪拌し、木質繊維を加えて攪拌し、さらに高分子凝集剤を加えて攪拌後、圧搾・脱水してコンポスト化用原料を製造するとともに、この脱水して得られる脱離液を再びエアレーションして再利用することにより、低コストでのペーハー調整と適正保水率のコンポスト化用原料が得られるよう構成したことを特徴とするコンポスト化用原料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、家畜糞尿や下水その他の汚泥そして食品残さ物などを、ペーハー調整手段を用いつつ、木質繊維と高分子凝集剤を用いてコンポスト化用原料を製造する方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来より、コンポスト化用原料を製造するための種々の方法・装置が利用されているが、本発明にて示すように、ペーハー調整を行いつつ木質繊維と高分子凝集剤の双方を用いる手段は現在のところ見当たらない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  以前より、コンポスト（堆肥、とくに都市ゴミや汚泥などから作った堆肥）が多用されている。家畜糞尿や各種汚泥等の中には発酵により飼料化や肥料化が可能な成分が多量に含まれているため、コンポスト原料として利用する試みはこれまでにも多くなされている。
しかし、コンポスト化に際しては原料の含水率が重要なファクターである。
含水率８０％以上では通気度が低く、嫌気発酵および腐敗による著しい腐敗臭・悪臭が生じ、堆肥等を生成するために必要な発酵が行われない。そのため、この含水率を６５％以下にする必要があるが、各種汚泥等の含水率は９０％以上であり、そのままではコンポスト化原料としては使用不能である。それゆえに各種汚泥等をコンポスト化するために、わら、籾殻、おがくず等を汚泥に加えて含水率を低下する手段も用いられているが、汚泥量に対し２〜３倍程度加えることとなるため、処理体積の増大による発酵タンク容積の大型化が必要となる。また、発酵速度の速い汚泥と遅いわら、籾殻、おがくずの間でアンバランスが生じ、これからコンポスト化すると未完熟の肥料が生成されることとなる。
他方、各種汚泥等を高熱炉で乾燥して含水率を下げることも行われているが、コスト高となり、７５％以下の含水率は得難いものである。
さらに、古紙の吸水性を利用して、これを汚泥に加えて加圧脱水する手段もあるが、この手段では含水率を７０％以下にするためには古紙を４０％以上加えなければならず、また前記のような完熟度のアンバランスが生じてやはり未完熟の肥料となるものである。
この未完熟の肥料が土中に入ると、土壌中での酸素欠乏や脱リン現象が発生し、農作物栽培にとって障害を引き起こす原因となるものであった。
他方、コンポスト化原料製造にあたっては生成される脱水ケーキのペーハー値が問題である。つまり、既述の家畜糞尿や下水その他の汚泥そして食品残さ物などはペーハー値が低い、すなわち酸性に傾いている場合が多く、これをそのまま用いてコンポスト原料を製造すると、製造工程に必要な固液分離がしにくく、また発酵微生物が働かないものとなってコンポスト原料としては好ましくない。これらを解決するために、従来はアルカリ性物質である消石灰を必要に応じて汚泥等に混入することにより、ペーハー値の調整を行っていた。しかし、これはコストアップにつながり、より効率よくペーハー調整のできる手段が求められている。
本発明は、以上のような従来からのコンポスト化原料の製造に関わる課題を解決するために発明されたもので、汚泥等にペーハー調整を行うとともに木質繊維と高分子凝集剤を添加して攪拌し、加圧脱水することによって好適なるコンポスト化用原料を得るための手段を提供することを目的として開発されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  課題を解決する手段として本発明は、以下の製造方法と製造装置に構成した。すなわち、
１．脱離液をエアレーションする第一工程。
２．エアレーション後の脱離液にコンポスト化対象物を混入する第二工程。
３．混入後の液に必要に応じて適宜に消石灰を投入する第三工程。
４．第三工程で得られた液に木質繊維を加えて攪拌する第四工程。
５．木質繊維添加攪拌後の物質に高分子凝集剤を加えて攪拌する第五工程。
６．高分子凝集剤添加攪拌後の物質を圧搾・脱水する第六工程。
７．第六工程で得られた脱離液を第一工程に戻してエアレーションする第七工程。
本発明の一つは、以上の各工程からなることを特徴とするコンポスト化用原料の製造方法である。
また、本発明の他の一つは、
エアレーション機能を備えたエアレーションタンクと、汚泥貯留タンクと、混入タンクを各々設け、エアレーションタンクと汚泥貯留タンクの貯留物を混入タンクへ投入する手段を設け、一方、適宜形状・サイズの中空体による貯留槽、混合槽、凝集槽、添加剤タンク、薬剤タンクを各々設け、貯留槽内下部にカッター付き水中汚物ポンプ、混合槽内下部に水中汚物ポンプを各々設置し、貯留槽と混合槽および凝集槽に、羽根を有し槽の上方から下方に向かう回転軸を回転させるモーターを有する攪拌機を各々設け、薬剤タンクに薬注ポンプ、添加剤タンクにブロワーを各々設け、前記カッター付き水中汚物ポンプの吐出口と混合槽の上部、水中汚物ポンプの吐出口と凝集槽上部を各々配管接続するとともに、ブロワー吐出口と混合槽上部、薬注ポンプ吐出口と凝集槽上部を各々配管接続し、一方、スクリュープレス機を設けるとともに該スクリュープレス機の入り口と凝集槽下部を配管接続し、前記の混入タンク底部と貯留槽上部を配管接続し、スクリュープレス機の脱離液排出口とエアレーションタンクを配管接続し、必要に応じ各配管途中にポンプを位置させ、各電動機器への通電制御システムを設けることにより、投入されたコンポスト化対象物のペーハー調整を行い、攪拌し、木質繊維を加えて攪拌し、さらに高分子凝集剤を加えて攪拌後、圧搾・脱水してコンポスト化用原料を製造するとともに、この脱水して得られる脱離液を再びエアレーションして再利用することにより、低コストでのペーハー調整と適正保水率のコンポスト化用原料が得られるよう構成したことを特徴とするコンポスト化用原料の製造装置である。
【発明の効果】
【０００５】  本発明によれば、低コストでのコンポスト化用原料のペーハー調整が可能であるとともに、吸水性が高くかつ投入物と同等の発酵時間を有する木質繊維と、安全性の高いカチオン性天然高分子凝集剤を用いて攪拌・脱水処理を行うので、適度な含水率の脱水ケーキが得られ、これを用いて短期間でのコンポスト化を可能とする新規かつ有用なるコンポスト化用原料を得るための手段を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  以下、本発明の実施形態について説明する。
図において、１はエアレーションタンクで、上部開放有底円筒体である。２はエアーコンプレッサー、３は送気管である。この送気管はエアーコンプレッサーに接続され、他端は該タンク上方から下降してタンク内底部近傍に位置する。４は汚泥貯留タンク、５は混入タンクで、前記エアレーションタンクと同様構成である。６は脱離液移送管で、その一端はエアレーションタンク底部に取り付けられ、他端は混入タンク上部から下降してタンク内に位置する。７は脱離液送水ポンプで、脱離液移送管適所に設けられる。
８は汚泥移送管で、その一端は汚泥貯留タンク底部に取り付けられ、他端は混入タンク上部を通ってタンク内に位置する。９は汚泥移送ポンプで、汚泥移送管適所に設けられる。
１０は混合液移送管で、その一端は混入タンク底部に接続され、他端は後述の貯留槽上部に位置する。１１は混合液移送ポンプで、混合液移送管に設けられる。１２は脱離液投入管で、その一端はエアレーションタンク上部を通ってタンク内に位置し、他端は、後述のスクリュープレス機の脱離液排出口に接続される。１３は脱離液移送ポンプで、脱離液投入管適所に設けられる。以上がペーハー調整のための装置部である。
次ぎにコンポスト化原料製造のための装置部について説明する。
図において、２１は貯留槽で、金属製の有底中空円筒体で、その内底にカッター付き水中汚物ポンプ２２が設置される。２３はモーター駆動による攪拌機で、貯留槽上部に適宜支持部材（図示略）にて設けられる箱体内に位置し、その下方に回転軸２４が延びてこの回転軸適所に羽根２５が取り付けられている。２６は液面制御電極棒で、貯留槽上部にその本体部分が位置し、貯留槽内下方に向けて電極部分が延びている。この液面制御電極棒は、長さの異なる３本のステンレス棒を有し、それぞれの棒下端の液面接触にて液面位置を感知し、信号を発するものである。
２７は貯留槽と同様構成による混合槽で、その内底部には水中汚物ポンプ２８が設置され、攪拌機２９と液面制御電極棒３０が同様に設けられる。
３１は流量調整槽で、中空直方体であり、その内面には長方形板体を上下交互に固着してなる邪魔板３２が位置している。３３は混合槽と同様構成による凝集槽で、同様に攪拌機３４および液面制御電極棒３５が設けられる。
３６は薬剤タンクで中空直方体形状であり、その上部には薬注ポンプ３７が位置している。３８は添加剤タンクで、中空円筒体の下部に逆円錐形部分を一体に形成した形状であり、その下部にはブロワー３９が位置する。４０はフロック槽で、中空直方体である。
４１はスクリュープレス機である。このスクリュープレス機は円筒ストレーナ内で特殊スクリューを回転させて内容物を圧搾・移送しながら連続脱水するものであり、脱水後は脱水ケーキが排出口４２より排出され、脱離液が排出口４３に接続されている脱離液投入管１２を経てエアレーションタンク内に投入される。【０００７】  以上の各装置は以下のように配管接続される。
カッター付き水中汚泥ポンプ２２の吐出口と混合槽２７の上部は攪拌物移送管５０にて配管接続され、その中間に流量調整弁５１が位置する。また、貯留槽内と混合槽内はオーバーフロー管５２にて連通される。ブロワーの吐出口と混合槽内上部は添加剤移送管５３にて接続される。混合槽内の水中汚物ポンプ２８の吐出口と流量調整槽３１は、流量調整弁５４を介して一次混合移送管５５にて接続され、また、混合槽上部と流量調整槽はオーバーフロー管５６にて連通される。薬剤タンク上部の薬注ポンプの吐出口と凝集槽上部は薬注管５７にて接続される。凝集槽下部とフロック槽側部は二次混合移送管５８にて接続される。また、混合液移送管１０は貯留槽２１の上方から内部へ入り込み、ここから混合液が投入される。なお、各槽の上部は接続個所を除いて密閉もしくは蓋が設けられ、各モーターその他の電力使用機器には配線（図示略）にて電力供給がなされ、各機器を制御するための制御盤（図示略）が設けられる。また、図示の都合上、貯留槽位置は正規の位置に比べて上方に表現している。【０００８】  次ぎに本発明装置の使用について説明する。
まず、準備として添加剤タンクに添加剤としての微粉木質繊維を適量貯留する。
この木質繊維は間伐材や建築廃材を破砕機にて粗破砕し、さらに微粉破砕機にてパウダー状に砕いて得られる繊維質であり、黄色または黄褐色の物質である。
また、薬注タンク内に高分子凝集剤としてのカチオン性天然高分子凝集剤を貯留する。
次ぎに、あらかじめ用意した脱離液をエアレ−ションタンクに入れ、混入タンクに適量の消石灰を投入しておく。汚泥貯留タンクに汚泥等を汚泥投入管より投入し、エアーコンプレッサー駆動にてタンク内のエアレーションを行う。このエアレーションにて脱離液の濁度が改善され、液が安定化する。すなわち、嫌気発酵しにくく腐敗しにくくなり、混入汚泥の好気性菌の活性化がなされることとなる。
次ぎに、脱離液送水ポンプ７および汚泥移送ポンプ９を作動させることにて、エアレーション後の脱離液は脱離液移送管にて、汚泥は汚泥移送管にて各々混入タンクに投入される。この混入タンクにて汚泥と脱離液は自然対流にて混合し、混合液移送ポンプ作動にて混合液移送管を経て貯留槽へ処理後の液が投入される。この貯留槽内にて攪拌機による羽根回転にて４分〜６分程度の時間攪拌される。また、投入量制御のための液面制御電極棒が貯留槽に設けられており、この電極棒からの信号にて投入量を把握制御することができる。所定時間の攪拌後、カッター付き水中汚泥ポンプの下部から吸引された攪拌物は攪拌物移送管５０を介して混合槽上部から槽内へ投入され、また、添加剤タンク内の木質繊維はブロワー３９にて添加剤移送管５３にて混合槽へ投入される。この木質繊維は攪拌物に対し、０．１〜１０％（重量比）程度加えられる。この双方の材料は攪拌機２９にて１〜２分間攪拌され、水中汚物ポンプ２８にて吸引されて一次混合物移送管および流量調整槽を通過し、凝集槽へと送られる。なお、混合槽と貯留槽はオーバーフロー管５２にて連通しており、余分な攪拌物は貯留槽へと戻される。流量調整槽には邪魔板が内設され、凝集槽への急激な移行を緩和している。【０００９】  木質繊維の添加攪拌後の物質は上記のように凝集槽に投入されるが、薬剤タンク内のカチオン性天然高分子凝集剤は薬注ポンプ３７にて吸い上げられ、薬注管５７を経て凝集槽へと送り出され、これら双方は攪拌機３４にて４〜５分程度攪拌される。この攪拌にて次第にフロックが形成されてくる。このカチオン性天然高分子凝集剤は木質繊維添加攪拌物質に対し、０．０１〜１０％（重量比）程度の量が使用される。この凝集剤の添加攪拌後は、二次混合移送管５８を経てフロック槽に一時貯留され、スクリュープレス機へと送られ、圧搾・脱水され、脱水ケーキは排出口４２より排出され、脱離液は脱離液排出口４３に接続されている脱離液投入管１２にてエアレーションタンクに投入される。
この圧搾・脱水に要する時間は４〜７分間程度である。なお、混合槽および凝集槽は貯留槽同様に液面制御電極棒が備えられ、各槽の貯留量の管理が行われる。また、流量調整槽と混合槽間にはやはりオーバーフロー管５６が連通しており、流量調整槽内の物質量が規制される。
このようにして得られた脱水ケーキは含水率６５％以下となり、また、中性域のペーハーとなり、発酵ヤードにおいてコンポスト化され、堆肥や飼料の原料化を行うことができる。すなわち、通気性がよくなり、好気性菌による発酵が起こるので臭気も激減し、短期間によるコンポスト化が可能となる。
コンポスト化処理には水分の調整が重要であり、水分が７０％以上になると好気性菌の作用により、有機物の分解のプロセスで二酸化炭素が発生して植物の根の機能を低下させて、硫化水素、アンモニア、メルカプタン等の有害ガスが発生し、農作物や環境に悪影響を及ぼすこととなる。従って、水分は６５％以下を保つことが必要である。
通常、発酵ヤードにはコンポスト化促進のためにエアレーション装置を設け、外部空気を供給して発酵促進と脱臭を行うことにより、堆肥化の時間を短くすることができる。
このようにして通常のコンポスト化には３〜６ヶ月の期間を必要とするが、本発明によれば１〜３週間でコンポスト化を終了させることができ、得られたコンポスト肥料は農作物に対し有効に使用することができる。【００１０】  既述の手段により、脱水液と処理物とに分離したものが得られるが、この脱離液は投入物に比べてＢＯＤ（生物的酸素要求量）および浮遊汚泥が著しく低下しており、窒素含有量および燐含有量の低下も認められる。また、脱水物は、長さの異なったセルロースが立体的に縦横に絡み合った構造を有しており、吸湿・吸水性が高く、かつ放湿性が高いという特徴を有している。
本発明手段においては、木質繊維と高分子凝集剤の添加順序が重要であり、まず投入材料に木質繊維を添加し、攪拌してスラリーを形成させた後、高分子凝集剤を添加して攪拌することが必要で、この順序を逆にするとフロック（水と汚泥等の混合物）形成がなされず、期待する脱水効果は得られない。
なお、本発明に用いる木質繊維は、含水率１５％程度となるように天日乾燥などを行ったものを用い、投入物の繊維含有量が多い場合には添加量を減らし、少ない場合には増やすなど状況に応じて加減して用い、木質繊維用として他に割り箸、古材チップ、わらなどの繊維材料を用いてもよい。また、投入物としての家畜糞尿、下水汚泥等もその組成変動があるので、適宜に高分子凝集剤の添加量を加減して用いる。
最終段階で用いるスクリュープレス機は、加圧が高いのが望ましく、通常は３０ｋｐａ〜５０ｋｐａの範囲の加圧が行われる。このプレス機にて脱水ケーキと脱離液が分離排出するが、この脱離液は窒素分１０〜２０％、燐酸成分３〜１０％、カリウム成分５〜１５％を含んでおり、農作物などの液肥として用いることも可能である。
本発明に使用する消石灰は、初期投入後の継続運転にてペーハー調整レベルが低下するので、適宜に追加投入を行う。通常はフィーダー等を用いて自動投入がなされる。
例えば、焼酎製造により発生する汚泥はペーハー３．５程度であり、脱離液とこの汚泥を５０：５０の比率で混合した場合にはペーハー値は５．１程度になり、消石灰の追加（重量比１パーセント未満）にてペーハー値７程度まで改善される。なお、汚泥に対する脱離液の混合比率にて追加消石灰の必要量は変化し、汚泥に対し３倍の脱離液混合（容積比）では０．１４パーセント、逆に汚泥に対し３３パーセントの脱離液混合では約１パーセントの追加消石灰が必要となる。本装置を用いずに単なる消石灰投入によるペーハー調整に比べ、本装置使用によるペーハー調整では使用する消石灰の量は約２５パーセント程度となり、大幅なトータルコストの低減となる。エアレーションタンクでは脱離液をエアレーションするが、このエアレーションは連続的になされ、投入された脱離液は連続的に混入タンクへ移送されるが、投入された脱離液が受ける平均的なエアレーション時間は３０分以上である。なお、混入タンクに投入される脱離液と汚泥の比が適正に保たれるよう、脱離液送水ポンプと汚泥移送ポンプの移送能力を適宜に選択することが望ましく、同様に混合液移送ポンプや脱離液移送ポンプについても同様である。【００１１】  以上、本発明について説明したが、本発明は消石灰を用いるとともに脱離液再利用にてペーハー値の調整を行い、吸水性の高い木質繊維と安全性の高い無機質高分子凝集剤の双方を用いるところにその特徴を有し、短期間でのコンポスト化を可能とするコンポスト原料を製造する手段を提供するものである。
従来は多種多様な有機または無機の高分子凝集剤あるいはこれらを組み合わせて用いているが、凝集剤の中には重金属と同様の成分を有するものや、アクリルアミド系物質が含まれたものがあり、このような凝集剤を用いた場合にはコンポスト化して使用するときに土壌や作物の安全性が確保されない問題があったが、本発明によってより安全性の高いコンポスト化が可能となったのである。
なお、実施形態においては、流量調整槽およびフロック槽を設けたので、凝集槽およびスクリュープレス機への処理物の急激な流入を防止して円滑なる処理が得られる。
また、貯留槽内にカッター付き水中汚物ポンプを用いたので、混合槽へ移送する前に投入物の固形成分を完全に破砕して移送することができる。
本発明に用いる木質繊維およびカチオン性天然高分子凝集剤は、情報収集と研究を重ねた結果見出されたもので、吸湿性が高く発酵速度の速い木質繊維と、食品応用が可能な高分子凝集剤を発見したものであり、これらを順序よく用いることにより、投入物粘度を次第に高めるとともにフロック形成がなされ、従来手段に比べ約３０％程度に減容された脱水ケーキが得られ、所望の処理物が得られるのである。
以上のごとく、本発明によって適正ペーハー値と適正含水率を有したコンポスト化用原料の製造方法とその装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】  本発明装置の構造説明図
【符号の説明】
【００１３】  １    エアレーションタンク
２    エアーコンプレッサー
３    送気管
４    汚泥貯留タンク
５    混入タンク
６    脱離液移送管
７    脱離液送水ポンプ
８    汚泥移送管
９    汚泥移送ポンプ
１０  混合液移送管
１１  混合液移送ポンプ
１２  脱離液投入管
１３  脱離液移送ポンプ
１４  汚泥投入管
２１  貯留槽
２２  カッター付き水中汚物ポンプ
２３  攪拌機
２４  回転軸
２５  羽根
２６  液面制御電極棒
２７  混合槽
２８  水中汚物ポンプ
２９  攪拌機
３０  液面制御電極棒
３１  流量調整槽
３２  邪魔板
３３  凝集槽
３４  攪拌機
３５  液面制御電極棒
３６  薬剤タンク
３７  薬注ポンプ
３８  添加剤タンク
３９  ブロワー
４０  フロック槽
４１  スクリュープレス機
４２  脱水ケーキ排出口
４３  脱離液排出口
４４  ドレンバルブ
４５  ドレンバルブ
４６  ドレンバルブ
５０  攪拌物移送管
５１  流量調整弁
５２  オーバーフロー管
５３  添加剤移送管
５４  流量調整弁
５５  一次混合移送管
５６  オーバーフロー管
５７  薬注管
５８  二次混合移送管
【図１】
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