(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の有機性廃棄物を加熱容器に投入して加熱乾燥した後、該加熱容器内で熱処理することにより熟成コンポスト様物を製造する方法において、
該所定量の有機性廃棄物を２以上に分割して間欠的に該加熱容器に投入する方法であって、
加熱乾燥過程における有機性廃棄物の温度は１００℃未満で、加熱乾燥工程が完了した後の熱処理時の加熱温度は１００〜２００℃であり、
加熱乾燥時間は１０〜１５時間、その後の熱処理時間は３〜６時間であり、
加熱乾燥工程の処理時間の１／２〜３／４の時間内に総原料の投入を終了し、更に加熱乾燥を行った後、１００〜２００℃での熱処理を行い、
装置の加熱能力を投入した有機性廃棄物の量に応じて適宜高め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】
所定量の有機性廃棄物を加熱容器に投入して加熱乾燥した後、該加熱容器内で熱処理することにより熟成コンポスト様物を製造する方法において、
該所定量の有機性廃棄物を所定時間をかけて連続的に該加熱容器に投入する方法であって、
加熱乾燥過程における有機性廃棄物の温度は１００℃未満で、加熱乾燥工程が完了した後の熱処理時の加熱温度は１００〜２００℃であり、
加熱乾燥時間は１０〜１５時間、その後の熱処理時間は３〜６時間であり、
加熱乾燥工程の処理時間の１／２〜３／４の時間内に総原料の投入を終了し、更に加熱乾燥を行った後、１００〜２００℃での熱処理を行い、
装置の加熱能力を投入した有機性廃棄物の量に応じて適宜高め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３】
請求項２において、水分蒸発量が一定となるように装置の加熱能力を制御することを特徴とする熟成コンポスト様物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生物処理汚泥等の有機性廃棄物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係り、特に有機性廃棄物の加熱装置の容量当たりの処理能力を高めて、熟成コンポスト様物を効率的に製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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は、コンポスト化処理法、乾燥処理法、炭化処理法がある。
【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、臭気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】
これに対して、熱風等による乾燥装置で有機性廃棄物を加熱乾燥し、有機性廃棄物中の水分を蒸発除去して水分量３０〜０％の乾燥品を得る乾燥処理法や、炭化装置で有機性廃棄物を加熱乾留し、有機性廃棄物中の水分を完全に蒸発させた後も加熱を続け、２００〜９００℃という高温を維持することにより、有機物を炭化分解する炭化処理法は、短期間に処理が可能である。
【０００５】
しかし、有機性廃棄物の乾燥品は、水分が単に蒸発しただけであり、原料が生ゴミである場合には比較的良好な性状の製品が得られるが、排水や廃棄物の生物処理から生じる汚泥を原料とした場合は、製品にはまだ安定化されていない有機物や臭気成分が残っている。このため、熟成コンポストと比較すると明らかに臭気や取り扱い性等の面で劣り、農地還元する場合などに問題が残る。
【０００６】
これに対して、炭化により得られた製品では、悪臭は残らないものの、有機物は炭化分解してしまうために、土壌改良材にはなっても有機肥料的意義は無い。しかも、減量率が大きいために、原料中の塩が濃縮し、処理品中の塩濃度が高くなってしまうという問題点もある。更に、加熱コストや処理時間の面でも不利である。
【０００７】
このような問題点を解決し、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技術として、特開２００１−１３０９９０には、生物処理汚泥を加熱乾燥した後、１００〜２００℃で熱処理して熟成コンポスト様物を製造する方法及び装置が提案された。
【０００８】
この方法及び装置であれば、生物処理汚泥を加熱乾燥し、１００〜２００℃という比較的低い温度での加熱を継続することにより、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。
【０００９】
通常の生ゴミなどを原料としたコンポストは微生物により有機物の分解が行われた（即ち、醗酵）結果得られるもので、有機物が安定化している。従って、土壌に投入されたときの分解速度が遅く、それゆえ急激に分解されて酸素欠乏状態を招くことがない。また、臭気成分も除去されており悪臭も殆どない。しかし、コンポスト化処理法では、微生物の働き（醗酵）により有機物を安定化させ、臭気成分を除去するため、製造に長期間を要する。
【００１０】
これに対して、特開２００１−１３０９９０で製造されるコンポスト様物は、乾燥後の加熱分解で、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り、特開２００１−１３０９９０の方法及び装置によれば、生物処理汚泥を原料として、加熱乾燥し、その後熱処理して熱変成させることにより、醗酵過程を経ずに熟成コンポストと類似の有機性肥料を比較的低温の処理で、短時間（１日弱）で得ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−１３０９９０に記載される方法により、有機性廃棄物を加熱乾燥した後熱処理することにより熟成コンポスト様物を製造する場合、用いる加熱装置本体は、処理する有機性廃棄物の容量に対応した仕様とする必要がある。即ち、１回の処理で所定量の有機性廃棄物を加熱乾燥し、次いで熱処理するのであれば、加熱装置本体には、この所定量の有機性廃棄物を受け入れて、これを処理する能力（容量）が必要となる。
【００１２】
しかし、有機性廃棄物は加熱による水分の蒸発で、蒸発量に相当する分の容量が経時により減少する。従って、例えば、有機汚泥や生ごみなどの水分を８０％程度含有する有機性廃棄物を原料として装置に投入して加熱乾燥を行った場合、加熱乾燥が完了した時点では、水分の蒸発のために加熱乾燥処理品の容量は、投入された有機性廃棄物の容量の１／５程度にまで減少する。
【００１３】
このため、加熱装置本体の容量に見合う量の有機性廃棄物を投入して加熱乾燥を行った場合、加熱乾燥の開始初期においては、加熱装置本体内にはその容量に対応した被処理物が保持されているが、加熱乾燥工程の後半では、装置本体容量よりも非常に少ない量の被処理物が保持された状態となり、装置本体の容量に無駄を生じる。
【００１４】
本発明は、有機性廃棄物を加熱乾燥した後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、このような加熱装置本体の容量の無駄をなくし、加熱装置本体の容量当たりの処理能力を高めて熟成コンポスト様物を効率的に製造する方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の熟成コンポスト様物の製造方法は、所定量の有機性廃棄物を加熱容器に投入して加熱乾燥した後、該加熱容器内で熱処理することにより熟成コンポスト様物を製造する方法において、該所定量の有機性廃棄物を２以上に分割して間欠的に該加熱容器に投入する方法であって、加熱乾燥過程における有機性廃棄物の温度は１００℃未満で、加熱乾燥工程が完了した後の熱処理時の加熱温度は１００〜２００℃であり、加熱乾燥時間は１０〜１５時間、その後の熱処理時間は３〜６時間であり、加熱乾燥工程の処理時間の１／２〜３／４の時間内に総原料の投入を終了し、更に加熱乾燥を行った後、１００〜２００℃での熱処理を行い、装置の加熱能力を投入した有機性廃棄物の量に応じて適宜高めることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の熟成コンポスト様物の製造方法は、所定量の有機性廃棄物を加熱容器に投入して加熱乾燥した後、該加熱容器内で熱処理することにより熟成コンポスト様物を製造する方法において、該所定量の有機性廃棄物を所定時間をかけて連続的に該加熱容器に投入する方法であって、加熱乾燥過程における有機性廃棄物の温度は１００℃未満で、加熱乾燥工程が完了した後の熱処理時の加熱温度は１００〜２００℃であり、加熱乾燥時間は１０〜１５時間、その後の熱処理時間は３〜６時間であり、加熱乾燥工程の処理時間の１／２〜３／４の時間内に総原料の投入を終了し、更に加熱乾燥を行った後、１００〜２００℃での熱処理を行い、装置の加熱能力を投入した有機性廃棄物の量に応じて適宜高めることを特徴とする。
【００１７】
前述の如く、有機性廃棄物を加熱容器に投入して加熱乾燥を開始すると、水分の蒸発に従って被処理物の容量が減少する。本発明では、原料とする所定量の有機性廃棄物を２以上に分割して間欠的に加熱容器に投入するか、或いは該所定量の有機性廃棄物を所定時間かけて連続的に加熱容器に投入するため、先に加熱容器に投入された原料が、加熱容器内で容量が減少し、加熱容器内に余力が生じたときに更に原料を追加投入することになり、加熱容器の容量を変えることなく処理能力を向上させることができる。
【００１８】
なお、本発明の方法に従って、加熱開始時に、原料を加熱容器に一括投入せずに、分割して間欠的に投入するか或いは連続的に投入することにより、加熱容器本来の処理能力よりも多い量の原料を投入した場合、加熱容器内に投入された原料の加熱乾燥には、原料の増加に見合うエネルギーを多く必要とする。従って、加熱容器の加熱能力を変えずに処理を行うと、加熱容器内の原料量に対して加熱エネルギーが不足して、加熱乾燥に要する時間が長くなる。しかし、加熱容器の加熱能力を高め、加熱容器内の原料量に応じた加熱エネルギーを供給することにより、このような問題を解決することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の熟成コンポスト様物の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
本発明における有機性廃棄物からの熟成コンポスト様物の製造では、有機性廃棄物を加熱乾燥し、この乾燥処理により有機性廃棄物中の水分が徐々に蒸発し、含水率が１％未満となって乾燥が完了した後も、更に有機性廃棄物を好ましくは１００〜２００℃の温度で加熱を継続する。
【００２１】
有機性廃棄物の加熱乾燥で水分が蒸発する過程において、水分が残留している間は、被処理物である有機性廃棄物の温度は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。
【００２２】
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、処理する有機性廃棄物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。
【００２３】
加熱乾燥工程が完了した後の熱処理時の加熱温度は１００〜２００℃、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。
【００２４】
得られた製品は、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。
【００２５】
次に、図面を参照して本発明に好適な熟成コンポスト様物の製造装置の構成を説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施に好適な熟成コンポスト様物の製造装置の実施例を示す系統図である。
【００２７】
有機性廃棄物の加熱には、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、間接加熱で加熱乾燥と熱処理を行う。
【００２８】
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、内部の原料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。有機性廃棄物は加熱容器１の上部投入口（図示せず）から投入され、回転軸４の回転により撹拌羽根５で撹拌されると共に、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（図示せず）から取り出される。６は回転軸４の駆動用モーターである。
【００２９】
このような間接加熱装置で有機性廃棄物を加熱する場合、媒体油２の温度を１５０〜２００℃に維持すると、乾燥終了前は１００℃未満の原料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。
【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（図示せず）から取り出し、別途処理を行う。
【００３１】
本発明の熟成コンポスト様物の製造方法では、このような熟成コンポスト様物の製造装置のバッチ式運転に当たり、１回のバッチ処理で処理する有機性廃棄物（以下「総原料」と称す場合がある。）の全量を一括投入せずに、次の(1)又は(2)の方法で間欠的又は連続的に加熱容器１に投入する。
(1)  総原料を２以上に分割して間欠的に加熱容器に投入する。この場合、分割投入する有機性廃棄物の量には特に制限はないが、例えば、加熱乾燥開始時に総原料の１／２〜２／３を投入し、水分蒸発により、この投入原料の容量が減少するのにあわせて総原料の残部を一括または複数回に分けて投入する。この場合の初期投入量、間欠投入回数、間欠投入量はその加熱容器内での容量減少量に応じて適宜決定すれば良い。
(2)  総原料を所定時間をかけて連続的に加熱容器１に投入する。この連続投入速度（単位時間当りの投入量）は、加熱容器１内の原料の容量の減少速度に応じて適宜決定すれば良く、初期投入後に連続投入しても良く、最初から連続投入としても良く、投入速度は一定でも良く、また、連続投入の途中で投入速度を変化させても良く、また、時間の経過と共に投入速度を変化させても良い。例えば、総原料の１／２〜２／３を初期投入し、その後、残りの１／２〜１／３を水分蒸発量に見合う供給量で連続投入する。
【００３２】
上記(1)，(2)のいずれの場合であっても、加熱乾燥工程の処理時間の１／２〜３／４の時間内に総原料の投入を終了し、更に加熱乾燥を行った後、１００〜２００℃での熱処理を行う。
【００３３】
このようにして、加熱開始時に、総原料を乾燥容器に一括投入せずに、総原料を分割して間欠的に投入するか或いは連続的に投入することにより、装置本来の処理能力の１．４〜２．２倍程度の原料を処理することが可能となる。
【００３４】
なお、前述の如く、装置本来の処理能力よりも多い量の原料を投入した際に、装置の加熱能力を変えずに処理を行うと、処理する原料量に対して加熱エネルギーが不足して、加熱乾燥に要する時間が長くなる。従って、加熱乾燥に要する時間が長くなることが装置のバッチ運転サイクル上好ましくない場合には、装置の加熱能力を投入した原料の量に応じて適宜高めることにより、加熱乾燥時間を短縮するようにする。
【００３５】
装置の加熱能力を高めるには、例えば図１の装置であれば、媒体油２の温度を高めれば良く、用いた装置の仕様に応じて適宜調整することができる。
【００３６】
特に、原料を一定の投入速度で連続的に投入する場合、水分蒸発量が一定となるように装置の加熱能力を制御することにより、原料の投入速度から、水分蒸発による装置内の原料重量の減少速度を差し引いた、装置内原料重量を一定にすることにより、次のような効果を得ることができる。
(1)  装置内原料重量、供給する熱エネルギー、排ガス発生量が一定となり、装置の運転管理が容易になる。
(2)  装置内の原料の含水率がほぼ一定となり、均一撹拌・混合性が良好となるため、撹拌に要する動力を小さくすることができる。
【００３７】
本発明において、加熱乾燥及び熱処理に要する時間は、処理する原料の性状、及び乾燥容器への投入形態や加熱装置の仕様、運転条件等によっても異なるが通常の場合、加熱乾燥時間は１０〜１５時間、その後の熱処理時間は３〜６時間である。
【００３８】
このような本発明の方法で処理する有機性廃棄物としては、下水処理汚泥や余剰汚泥、消化汚泥、浄化槽汚泥等、廃水や廃棄物の生物処理工程で生じる生物処理汚泥を脱水処理して得られる汚泥や、生ごみ等を含むものが挙げられ、本発明によれば、このような生物処理汚泥を含む有機性廃棄物を加熱乾燥した後熱処理することにより、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効率的に得ることができる。
【００３９】
【実施例】
以下に比較例及び実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４０】
なお、以下の比較例１、実施例１及び実施例２では、有機汚泥と生ごみを含む含水率８５％、強熱減量８２％の有機性廃棄物を原料とした。この原料の加熱乾燥前の重量は、１ｍ３当たり約１ｔである。
【００４１】
比較例１
図１に示す装置で原料を加熱処理して熟成コンポスト様物の製造を行った。
【００４２】
この装置の加熱容器の内部容量は１０ｍ３で、原料の処理能力は６．４ｔ（湿潤重量）（＝６．４ｍ３）／バッチである。この装置の加熱容器に、加熱処理の開始時に、原料６．４ｍ３を投入し、２００℃の媒体油を循環させたところ、約１０時間の加熱乾燥工程後、原料の温度が１００〜２００℃に上昇し、その後の約３時間の熱処理工程で、熟成コンポスト様物を製造することができた。
【００４３】
このときの原料投入のタイムスケジュールと加熱容器内の原料重量の経時変化は、図２に示す通りであった。
【００４４】
実施例１
比較例１において、原料１１．４ｔ（湿潤重量）（＝１１．４ｍ３）／バッチを次のようにして分割して投入すると共に装置の加熱能力を高めたこと以外は同様にして処理を行った。
【００４５】
即ち、装置の加熱能力を１．８倍に高めた上で加熱処理の開始時に総原料のうちの６．４ｍ３を投入したところ、水分の蒸発により、加熱容器内の原料の重量が徐々に減少し、加熱開始から５時間経過後には原料の重量は約１．４ｔとなったので、残りの５．０ｍ３の原料を一括投入した。
【００４６】
その結果、加熱開始から１０時間後には加熱乾燥工程が終了し、更に３時間加熱を継続することで熟成コンポスト様物を製造することができた。
【００４７】
このときの原料投入のタイムスケジュールと加熱容器内の原料重量の経時変化は図３に示す通りであった。
【００４８】
この実施例１では、比較例１の６．４ｔ（湿潤重量）／バッチの処理量に対して、装置の加熱能力を高めるのみで、同一の加熱処理時間において、１１．４ｔ（湿潤重量）／バッチの処理量で熟成コンポスト様物を製造することができ、熟成コンポスト様物の製造能力は４０％も向上した。
【００４９】
実施例２
実施例１において、装置の加熱能力を比較例１の１．８倍に高めた上で、加熱処理の開始時に総原料１１．４ｔ（湿潤重量）（＝１１．４ｍ３）の内の６．４ｔを投入するとともに、５時間にわたって、１ｔ／ｈｒの投入速度で連続的に投入したこと以外は同様にして熟成コンポスト様物の製造を行った。
【００５０】
その結果、加熱開始から１０時間後には加熱乾燥工程が終了し、更に３時間加熱を継続することで熟成コンポスト様物を製造することができた。
【００５１】
本実施例の加熱乾燥工程における加熱容器内の原料重量及びその含水率の経時変化は表１に示す通りであった。なお、加熱容器内の原料重量の経時変化は図４にグラフ化して示した。
【００５２】
【表１】
0003997766.tif 000002
【００５３】
この結果から明らかなように加熱容器内の原料量は、連続投入を行っている５時間の間は６．４ｔ（湿潤重量）で、その後は徐々に減少して、１０時間後には２ｔになった。また、加熱容器内の原料の含水率は、投入終了後徐々に低下し、１０時間後には加熱乾燥工程が終了した。
【００５４】
この実施例２では、比較例１の６．４ｔ（湿潤重量）／バッチの処理量に対して、同一の加熱処理時間において１１．４ｔ（湿潤重量）／バッチの処理量で熟成コンポスト様物を製造することができ、熟成コンポスト様物の製造能力は７８％も向上した。
【００５５】
この実施例２では、原料処理量を増加させるだけではなく、供給熱量、排ガス量が一定で、運転管理が容易となり、また、装置内の原料の含水率がほぼ一定であるため、撹拌、混合性が良く、撹拌動力を小さくすることができた。
【００５６】
なお、比較例１及び実施例１，２で得られた熟成コンポスト様物の性状に差異はなく、いずれも下記の通り、有機物含有量が比較的多く、有機物が安定化していて塩分量は比較的少ないため、有機肥料として有効で、また、臭気が殆どなく含水率も少ないため、取り扱い性にも優れる熟成コンポスト様物であった。
〔製品性状〕
含水率  ：０％
臭気    ：微臭
有機物量：７０％
酸素要求速度：４０（ｇ−Ｏ２／ｋｇ−ｄｒｙ  ｓｏｌｉｄ／週）
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、熟成コンポスト様物の製造方法によれば、有機性廃棄物を加熱乾燥した後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、加熱装置本体の容量当たりの処理能力を高めて熟成コンポスト様物を効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施に好適な熟成コンポスト様物の製造装置の実施例を示す断面図である。
【図２】  図２（ａ）は比較例１における原料投入のタイムスケジュールを示すグラフであり、図２（ｂ）は同加熱容器内の原料重量の経時変化を示すグラフである。
【図３】  図３（ａ）は実施例１における原料投入のタイムスケジュールを示すグラフであり、図３（ｂ）は同加熱容器内の原料重量の経時変化を示すグラフである。
【図４】  実施例２における加熱容器内の原料重量の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  加熱容器
２  媒体油
３  熱交換器
４  回転軸
５  撹拌羽根
６  モーター
１０  原料
【図１】
0003997766.tif 000003
【図２】
0003997766.tif 000004
【図３】
0003997766.tif 000005
【図４】
0003997766.tif 000006