(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
し尿処理場等で発生する汚泥に無機塩系凝集剤を添加して脱水し、醗酵槽（１０）に投入した酸性の脱水ケーキ（１）に空気を供給しながら撹拌して、好気性醗酵を行わせる方法において、上記脱水ケーキ（１）に粉砕貝殻（４）を添加混合して脱水ケーキ（１）のｐＨを５．０〜９．０とし、その脱水ケーキ（１）に破砕古紙（７）を添加して密接に混合させると共に、醗酵槽（１０）に投入した混練混合物（９）に、古紙繊維を通じてそのケーキ塊内部まで空気を供給し、古紙繊維に好気性微生物を繁殖させて、微生物による有機物の分解と、悪臭の吸収を行なわせることを特徴とする脱水ケーキのコンポスト化方法。
【請求項２】
上記粉砕貝殻（４）は、貝殻（２）を２ｍｍ以下の粒径に粉砕することを特徴とする請求項１記載の脱水ケーキのコンポスト化方法。
【請求項３】
上記貝殻（２）が牡蛎殻であることを特徴とする請求項１または２記載の脱水ケーキのコンポスト化方法。
【請求項４】
上記破砕古紙（７）は、古紙（５）を１０ｍｍ角前後に裁断し、脱水ケーキ（１）に対して体積比で１００〜２００％を添加して撹拌混合することを特徴とする請求項１乃至３記載の脱水ケーキのコンポスト化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、し尿処理場や下水処理場等で発生する汚泥を醗酵させてコンポスト化する方法に関し、詳しくは、無機塩系凝集剤を添加して酸性となった脱水ケーキのｐＨ調整を行い、通気性を確保して微生物を繁殖させ、好気性醗酵を促進させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、し尿処理場や下水処理場等で発生する汚泥に塩化第２鉄、ポリ硫酸第２鉄、ポリ塩化アルミニウム等の無機塩系凝集剤、或いは、無機塩系凝集剤と両性高分子凝集剤を添加してフイルタープレス等で脱水している。そして、これらの脱水したケーキを醗酵槽に投入して、撹拌しながら空気を供給して好気性醗酵を行わせる堆肥化方法は、例えば、特開平１１−２９３８１号公報において、この発明の出願人が提案しているように公知である。また、脱水ケーキを醗酵させるためには、堆積した汚泥の通気性（通常５０〜１５０ｌ／ｍｉｎ・ｍ３）の確保と適性なｐＨの範囲内（ｐＨ５．０〜９．０）に保持する必要がある。通気性の確保のためには、籾殻、おがくず、バーク等の副資材を混合する方法は、例えば、特開平９−８５３００号公報に記載してあるように公知である。そして、製品コンポストを返送混合する方法も、例えば、特開平５−１５５６７８号公報に記載してあるように良く知られており、この両者を同時に組合せる場合もある。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
一般に、副資材を用いた場合は、籾殻、バーク、或は、おがくず等の副資材の特性が製品コンポストに反映され、土壌改良剤の要素が付加され良質な製品を造っているが、通気性の確保のために汚泥に籾殻を添加する場合、発生時期が短いため長期間の保存（通常１０ヶ月程度）が必要となっている。また、バークやおがくず等の場合は分解に長時間を要するリグニンがあるため、使用までに長期間寝かせる必要があり、これらの副資材の確保と保管の困難さがある。そして、製品コンポスト中の好気性微生物を利用してコンポストの返送混合による方法も採用され始めており、返送コンポストのみの場合は、副資材の調達等の手間はなく簡便であるが、汚泥の肥料成分のみの利用であり、土壌改良剤的要素は薄れている。そして、汚泥には通常大きな繊維質がなく脱水ケーキ塊が硬くなり、脱水ケーキの中心部まで空気が供給されず、粒内部は醗酵不十分で製品に悪臭が残る恐れがある。
【０００４】
し尿処理場や下水処理場等から発生する汚泥の脱水時に、脱水助剤として消石灰を使用すれば弱アルカリ性となり、微生物の醗酵には有利であるが、脱水ケーキが増量され肥料としての利用価値が低下する恐れがあった。そして、無機塩系凝集剤を添加して固液分離を行なった脱水ケーキは増量されないが、脱水ケーキのｐＨが４〜５程度の酸性となる。汚泥を醗酵させるためのｐＨは５．０〜９．０でも支障はないが、好ましくはｐＨは６．０〜７．５であり、コンポスト化にとってはｐＨ値が低いため、醗酵開始に立ち上りの遅れが懸念されている。そして、ｐＨ調整剤として消石灰を使用する方法は、湿潤ケーキに吸湿性のある粉体を混入するためには、撹拌機によるケーキの切返しが必要であり、撹拌混合に多くの時間を要している。本願発明は、酸性の脱水ケーキに産業廃棄物の貝殻を用いてｐＨ調整を行い、資源ゴミの古紙を利用して微生物を繁殖させ、好気性醗酵を促進させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨とするところは、し尿処理場等で発生する汚泥に無機塩系凝集剤を添加して脱水し、醗酵槽に投入した脱水ケーキに空気を供給しながら撹拌して、好気性醗酵を行わせる方法において、上記脱水ケーキに粉砕貝殻を添加混合してｐＨ調整を行ない、その脱水ケーキに破砕古紙を添加して密接に混合させると共に、醗酵槽に投入した混練混合物に、古紙繊維を通じてそのケーキ塊内部まで空気を供給し、古紙繊維に好気性微生物を繁殖させて、微生物による有機物の分解と、悪臭の吸収を行なわせるものである。脱水ケーキのｐＨ調整剤としての粉砕貝殻が、貝殻を２ｍｍ以下の粒径に粉砕し、この粉砕した貝殻を脱水ケーキに添加混合して脱水ケーキのｐＨを５．０〜９．０としたものである。粉砕した貝殻が牡蛎殻であれば大量に発生する廃棄物となる貝殻、特に、牡蛎殻の有効利用が図れるものである。そして、通気性の確保と、脱臭のための微生物の着棲材としての破砕古紙は、古紙を１０ｍｍ□前後に裁断し、脱水ケーキに対して体積比で１００〜２００％を添加して撹拌混合するものであり、資源ゴミが有効に活用されるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明に係る脱水ケーキのコンポスト化方法は、し尿汚泥に無機塩系凝集剤、または無機塩系凝集剤と両性高分子凝集剤を添加すると、汚泥はフロックを形成するとともに、塩酸、硫酸が生成されて汚泥はｐＨが４〜５程度の酸性となる。この凝集汚泥をフイルタープレスで脱水すると、酸性の脱水ケーキが得られる。そして、脱水ケーキのｐＨが５．０〜９．０となる様に粉砕した貝殻を混合機に供給する。同時に、分別回収して破砕した古紙を、脱水ケーキに対して体積比で１００〜２００％を混合機に供給して撹拌混合してケーキ塊内部まで入りこませ、ケーキとの密着性を高める。
【０００７】
次に、この混練した混合物を醗酵槽に供給して撹拌しながら槽底からケーキに空気を供給すると、破砕した古紙繊維を通じて空気がケーキ塊内部まで供給され、混練混合物は醗酵槽に投入後、直ちに一次醗酵を開始して温度上昇を開始する。粉砕貝殻でｐＨ調整された混練混合物は、早い時期に高温菌の活動が開始され、６５℃以上に達した温度が２日以上継続され、古紙も分解されて施肥に適したものとなる。一次醗酵が終了すると、次に、２０〜５５℃の範囲の温度で活発に活動する糸状菌、放線菌等が増殖しこれらの微生物によって有機物の分解と、同時に強力な消臭作用が行なわれる。やがて、醗酵は完了して温度も上昇しなくなり、悪臭のない古紙に由来する繊維質に富んだ良好なコンポスト製品となるものである。
【０００８】
【実施例】
この発明を実施例に基づき詳述すると、まず、図１において、符号１は脱水ケーキであって、し尿処理場や下水処理場等で発生する汚泥にポリ硫酸第２鉄と両性高分子凝集剤を添加してフロックを形成させると、これに付随して塩酸、硫酸が生成されて汚泥は酸性となる。このフロックを形成させた汚泥をフイルタープレスで脱水すると、脱水ケーキはｐＨが４〜５程度の酸性となっている。牡蛎殻２をハンマー破砕機３で粉砕し、篩の目が６ｍｍφのスクリーンで分離すると、粒径が２ｍｍ前後以下に粉砕され、粉末状の粒子を多く含む粉砕牡蛎殻４が得られる。なお、脱水ケーキ１に添加する牡蛎殻２の大きさは粒径が５ｍｍ以上のものを含むものは、取扱い時に手を傷付ける恐れがあり、粒径が小さいほど粉末状の粒子を多く含むものである。そして、ケーキとの接触面積が大きく、ｐＨ調整能力が高くなるものであり、粒径が２ｍｍ前後以下に粉砕した牡蛎殻２が好ましいものである。
【０００９】
また、分別回収した古紙５をカッター破砕機６で切断し、篩の目が８ｍｍφのスクリーンで分離すると、破砕径が１０ｍｍ□前後以下の破砕古紙７が得られる。古紙５はリグニンが除去されてセルロース、ヘミセルロース等が主成分であり、破砕古紙７は通気性もよく、微生物による分解も容易となるものである。そして、短冊状に切断するよりも角形状に切断すれば、破砕古紙７は脱水ケーキ１と密接に混合されて密着性が高められるものである。２ｍｍ前後以下に粉砕した粉砕牡蛎殻４を脱水ケーキ１に対しｐＨが５．０〜９．０になるまで混合機８に添加し、同時に、１０ｍｍ□前後以下に破砕した破砕古紙７を脱水ケーキ１に対して体積比で１００〜２００％を混合機８に添加して、脱水ケーキ１と撹拌混合して混練混合物９が得られる。粉砕牡蛎殻４と破砕古紙７は脱水ケーキ１と密接に混合されてｐＨが５．０〜９．０に調整され、同時に、細かく破砕した破砕古紙７をケーキ塊内部まで入り込ませることができる。微生物はｐＨ値が中性近辺（ｐＨ７）ほど活発に活動するものであり、必要に応じて粉砕牡蛎殻４の添加量を調節してｐＨを６．０〜７．５とすれば醗酵の立上りが速いものである。なお、脱水ケーキ１に添加混合する粉砕牡蛎殻４及び破砕古紙７は同時に添加しても、脱水ケーキ１に別々に添加混合してもよいものである。
【００１０】
次に、醗酵槽１０に混練混合物９を供給し、この混練混合物９を撹拌しながら醗酵槽１０の槽底から１０ｌ／ｍｉｎ・ｍ３の空気を供給すると、混練混合物９は醗酵槽１０に投入後、直ちに醗酵を開始して温度上昇を開始する。なお、ｐＨ調整されていなければ、高温菌の活動前に有機物を消費して５５℃程度で温度上昇は停止するが、粉砕牡蛎殻４を添加してｐＨ調整された混練混合物９は、早い段階で高温菌の活動が開始され、その後も温度が継続的に上昇して７０℃以上に達する。破砕古紙７が脱水ケーキ１に練り込まれているので、ケーキ塊内部まで入り込んだ古紙繊維を通じて空気がケーキ塊内部まで供給されるため、従来必要とした５０〜１５０ｌ／ｍｉｎ・ｍ３の空気量を１０ｌ／ｍｉｎ・ｍ３程度に減らすことができ、少ない動力費でケーキ塊内部に未醗酵部を残さずに醗酵が進行するものである。このように、一次醗酵で高温菌が活動すれば、添加した古紙５も分解されて施肥に適したものとなる。次に、２０〜５５℃の範囲の温度で活発に活動する糸状菌、放線菌等が古紙の繊維に増殖し、二次醗酵が開始され、醗酵の遅い物質の分解が行なわれる。やがて、有機物は分解されて醗酵は終了し、ケーキはコンポスト化が完了する。脱水ケーキのｐＨ調整を行なった牡蛎殻は、粉砕貝殻を用いるので施肥取扱い上安全で、カルシウムが多く酸性の土地を矯正し得るものである。また、ミネラル分も多く有効な土地改良効果を発揮するものである。そして、堆肥化したケーキ中の糸状菌は土壌中の病原菌を抑制し、強力な消臭作用を有するため、悪臭のない古紙に由来する繊維質に富んだ良好なコンポスト製品となるものである。
【００１１】
実験例１
某、し尿処理場の発生汚泥について、下記の要領で脱水ケーキに古紙と牡蛎殻を添加し、牡蛎殻の添加比率を変えた混練混合物について醗酵テストを行なった。
（１）某し尿処理場の発生汚泥にポリ硫酸第２鉄と両性高分子凝集剤を添加してフロックを形成させ、その汚泥をフイルタープレスで脱水した。その脱水ケーキはｐＨ値が４．７の酸性で含水率７３．５％のケーキを得た。
（２）古紙５をカッター破砕機６で切断し、篩の目が８ｍｍφのスクリーンで分離して、破砕径が１０ｍｍ□前後以下の破砕古紙７を得た。
（３）上記の脱水ケーキ１に対して、体積比で１００％（Ｗ．Ｂ）の破砕古紙７を混合機８に添加して撹拌混合し、混練混合物９を得た。
（４）牡蛎殻２をハンマー破砕機３で粉砕し、篩の目が６ｍｍφのスクリーンで分離して、粒径が２ｍｍ前後以下に粉砕し、粉末状に粉砕された粒子を多く含む粉砕牡蛎殻４を得た。
（５）上記破砕古紙７を混合した脱水ケーキに５種類の粉砕牡蛎殻４を添加してｐＨを調整した混練混合物と、牡蛎殻未添加の混練混合物を準備した。
▲１▼ 粉砕牡蛎殻を未添加のｐＨが４．７の混練混合物ａ
▲２▼ 粉砕牡蛎殻を４．０％添加して、ｐＨが５．２となった混練混合物ｂ
▲３▼ 粉砕牡蛎殻を１０．０％添加して、ｐＨが５．７となった混練混合物ｃ
▲４▼ 粉砕牡蛎殻を１９．０％添加して、ｐＨが６．４となった混練混合物ｄ
▲５▼ 粉砕牡蛎殻を３８．０％添加して、ｐＨが７．１となった混練混合物ｅ
▲６▼粉砕牡蛎殻を７６．０％添加して、ｐＨが７．３となった混練混合物ｆ
この混練混合物ａ〜ｆを醗酵槽１０にそれぞれ投入し、脱水ケーキ１の切返しを行なわずに、供給量が１０ｌ／ｍｉｎ・ｍ３の空気を供給してコンポスト化のための醗酵テストを行なった
【００１２】
【表１】
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醗酵テストの結果は表１の通りであり、縦軸に混練した混合物温度（℃）、横軸に高温となるまでの試験日数を示しいる。
【００１３】
上記の数種類の粉砕牡蛎殻を添加したｂ〜ｆの混練混合物は、温度上昇速度＝ｆ＞ｅ＞ｄ＞ｃ＞ｂとなり、ｐＨ７．３の混練混合物ｆの最高温度到達時間が最も短く２．５日であった。また、粉砕牡蛎殻の添加量の最も少ないｐＨ５．２の混練混合物ｂも最高温度７０℃前後に４．５日後に到達している。これは、粉砕牡蛎殻の添加量が多い程、つまり、牡蛎殻によってｐＨをより中性（ｐＨ７）付近に調整したもの程混練混合物の上昇速度が速くなることを示している。一方、牡蛎殻を添加していない混練混合物ａは、最高温度も５５℃を越えることがなく、最高温度到達時間に４日を必要としており、ケーキのコンポスト化に長期間を要することが予測される。即ち、醗酵温度が高いことは糸状菌、放線菌等が増殖し、活発に活動して有機物の分解を行なっていることを示しており、微生物はｐＨ値が中性近辺（ｐＨ７）ほど活発に活動していることを表している。粉砕牡蛎殻の脱水ケーキのｐＨ調整が有効に作用して、好気性微生物の棲息環境を改善し、破砕した古紙繊維を通じて空気がケーキ塊内部まで供給されることが予測される。従って、粉砕牡蛎殻を添加してｐＨ値を５．０〜９．０としたものが醗酵温度を７０℃前後とすることが可能であり、特に、粉砕牡蛎殻を添加して脱水ケーキのｐＨ値が６．０〜７．５となった混練混合物は、最高温度到達時間が短くなることをテスト結果から判断できるものである。
【００１４】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成してあり、し尿処理場等から発生する酸性の脱水ケーキに、粉砕貝殻と破砕古紙を撹拌混合するので、脱水ケーキは繊維質に富んだ悪臭のない良好なコンポスト製品となるものである。即ち、粉砕貝殻でｐＨ調整されたケーキは、ケーキ塊内部まで入り込んだ古紙繊維を通じて空気が供給されるため、古紙を足場として活発に活動する糸状菌、放線菌等が増殖し、有機物の分解と同時に強力な消臭作用が行なわれ、内部に未醗酵部を残さずに醗酵が行われるものである。そして、ｐＨ調整を行なった貝殻にはカルシュウムとミネラルが多く含むので、酸性の土地を矯正し、有効な土地改良効果を発揮するものである。また、堆肥化したケーキ中の糸状菌は土壌中の病原菌を抑制する働きをなすものである。したがって、大量に発生する廃棄物となる牡蛎殻等の有効利用と資源ゴミである古紙が有効に活用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る脱水ケーキのコンポスト化方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１  脱水ケーキ
２  牡蛎殻
４  粉砕貝殻
５  古紙
７  破砕古紙
９  混練混合物
１０  醗酵槽
【図１】
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