(57)【要約】【課題】開放型発酵槽を備えた有機性廃棄物の発酵処理装置における生ごみ等の有機性廃棄物処理において、発酵不良を解消し、未熟堆肥ができないようにする発酵システムを提供する。【解決手段】底面部に通気口が形成され有機性廃棄物Ｍに空気が供給できるように構成された発酵槽１０と、発酵槽１０の開放端部上に移動台車により発酵槽１０の長手方向の任意の場所に移動可能に設置された撹拌装置１２と、発酵槽１０の開放端部上に設置され、発酵が進んだ有機性廃棄物Ｆを積載し、移動台車により発酵槽１０の長手方向の任意の場所に移動可能な移動式供給ホッパ２０を備えた有機性廃棄物Ｍの発酵処理システム１であって、発酵が進んだ有機性廃棄物Ｆを積載した移動式供給ホッパ２０が、有機性廃棄物Ｍの堆積高さが所定よりも低い堆積高さＬの場所に移動し、所定の堆積高さＨになるまで発酵が進んだ有機性廃棄物Ｆを供給する、有機性廃棄物処理システム１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部に通気口が形成され、有機性廃棄物に空気が供給できるように構成された、前記有機性廃棄物を発酵するための発酵槽と、
前記発酵槽の開放端部上に、移動台車により前記発酵槽の長手方向の任意の場所に移動可能に設置された、前記有機性廃棄物を撹拌するための撹拌装置と、
を備えた有機性廃棄物の発酵処理システムであって、
さらに、
前記発酵槽の開放端部上に設置され、発酵が進んだ有機性廃棄物を積載し、移動台車により前記発酵槽の長手方向の任意の場所に移動可能な移動式供給ホッパを備え、
発酵が進んだ前記有機性廃棄物を積載した前記移動式供給ホッパが、前記有機性廃棄物の堆積高さが所定よりも低い堆積高さＬの場所に移動し、所定の堆積高さＨになるまで発酵が進んだ前記有機性廃棄物を供給する、
有機性廃棄物処理システム。
【請求項２】
さらに、前記発酵槽の区画ごとに前記通気口から供給される通気量を調節する通気制御装置を備えた、請求項１に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項３】
前記堆積高さＨが１．０〜２．５ｍである、請求項１又は２に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項４】
前記撹拌装置が前記有機性廃棄物中の温度を測定するための温度計測手段を備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【請求項５】
前記温度計測手段と前記送風機との間に電気的に接続された通気制御装置を備え、前記温度計測手段から送信された温度情報に基づき、前記通気制御装置が前記送風機の通気量を調節する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機性廃棄物処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみ、食品製造残渣（焼酎粕、ビール粕、オカラ、果汁粕等）、食品加工残渣（調理残渣、水産加工残渣、農産残渣等（以下生ごみ等という）の有機性廃棄物の発酵処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物は含水率が高いものが多く、発酵処理システムでは有機物分解による発熱を利用して減量と乾燥を同時に行い堆肥化等に用いる。
【０００３】
有機性廃棄物の発酵処理装置としては従来用いられるものの一例として開放型発酵槽と呼ばれる装置がある（非特許文献１）。図３は従来の発酵処理装置１００の一例を示す図である。従来の発酵処理装置１００は、発酵槽１１０が直線型長方形状の場合、発酵槽１１０にロータリー式やスクープ式の撹拌装置１２０が設けられており、発酵槽１１０の両側に設けられた槽壁上のレールを移動しながら撹拌装置１２０が有機性廃棄物Ｘを撹拌する構成となっている。
【０００４】
発酵槽１１０の底部には通気装置１３０が設けられており、通気装置１３０から通気配管１４０を介して有機性廃棄物Ｘに空気を供給できるようになっている。有機性廃棄物Ｘは発酵槽１１０の一端Ａから供給され、撹拌装置１２０の作用により他端側Ｂに移動しながら発酵乾燥が進む。撹拌装置１２０は有機性廃棄物Ｘを移送するとともに、下部からの通気が偏って部分的にしか空気に触れないことを防ぐため撹拌により有機性廃棄物Ｘを混合する。このような構成の発酵処理装置１００は主に畜ふんの堆肥化装置として用いられている。
【０００５】
例えば、特開２００１−１２９５９８号公報には、糞尿や生ゴミ等の有機系廃棄物を堆肥化するため、長手方向一端側から有機系廃棄物が投入される発酵槽１と、発酵槽１の底部２から有機系廃棄物に空気を供給する空気供給手段３と、発酵槽１内の有機系廃棄物を間欠的に切返しつつ一端側の初期発酵領域１１から他端側の末期発酵領域１３へ移動させる撹拌手段４と、を備えた有機系廃棄物処理装置、及び有機系廃棄物処理方法が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２９５９８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】（社）中央畜産会（2000），堆肥化施設設計マニュアル，p35，中央畜産会，東京．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
畜ふん等は繊維質が多いため有機物分解率はさほど高くなく、蒸発する水分量も多くない。そのことにより有機性廃棄物の容積減少率もさほど大きくはない。発酵槽内において始端から終端にかけて堆積高さが徐々に減少するものの、顕著に堆積高さが減少するほどのことはなかった。
【０００９】
しかし生ごみ等では有機物分解率が高く、蒸発水分量が多い。そのため有機性廃棄物の容積減少率が大きく、発酵槽内における堆積高さは始端（図面左側）から終端（図面右側）にかけて大きく減少する（図３）。このような場合、発酵槽容積が有効に利用されず、計画発酵日数より短い日数で堆肥が搬出されてしまうことになるため、十分に発酵していない未熟堆肥の原因となる。
【００１０】
また、従来の発酵処理装置を用いて有機性廃棄物を発酵する場合、発酵物の温度は一旦急上昇するが、その後低下する。温度は安定せず、適正温度域を上回ったあとは低下に転ずるが適正温度域を保持できずにさらに下回ってしまうことがある。このことにより有機性廃棄物の有機物分解率が所定にまで達せず発酵不良の原因になる。
【００１１】
このようなことから生ごみ等の発酵処理は、異物の混入や副資材の入手が困難なこともあり普及していない。
【００１２】
一方、発酵に関与する微生物には最適な温度域があり、最適温度域が４０℃前後である中温菌と６０℃前後の高温菌、さらに高温度域の超高温菌が知られている。中温菌や高温菌、超高温菌は種が異なるため、微生物の活動を活発に維持するためには各々の最適温度域から大きく外れないような管理が望ましい。
【００１３】
多くのたい肥化施設では高温菌の温度域で運転されているが、温度の上昇は成り行きであり最適温度域以上になっても病原菌の死滅や雑草種子の不活化の効果が高まることから放置しているケースが多い。このことが微生物活性を低下させるため効率の低下を招き、長い発酵日数が必要になったり発酵不良を招く一因となっている。
【００１４】
生ごみは性状が大きく変動するという特徴がある。すなわち、種別の変動に加え、比較的水分が低く易分解性の炭水化物やたんぱく質が多いごはん、パン、うどん、肉類、魚類などと、難分解性の繊維質が多い豆類、果物外被、タケノコ、キノコ類、海藻などと、水分が多い野菜類などとの割合も変動する。
【００１５】
易分解性成分が多い場合は、盛んに発酵が進み温度が一旦急上昇するが、減量も大きく、堆積高さが低くなる。その結果蓄熱量が少なく、放熱量が多くなり温度低下を招く。これらの温度変化は高温菌の適正域を最初は高温側で、次いで低温側でそれぞれ外れることがあり、菌の活性に悪影響を与える。
【００１６】
水分が多い野菜類の割合が多いときは発生熱量が少なく水分の蒸発が少ない。堆積高さが低く菌の活性が低下している状態のところへこのような多水分の生ごみが入ってくれば発酵状態はさらに悪化する。
【００１７】
発酵槽の堆積高さが、有機物分解により所定の高さよりも低い場合は、蓄熱量が少なく放熱量が多いため温度が適正値を保持できず低いまま推移する。通気量を少なくすることで温度を上昇させることができる場合もあるが、堆積高さが低いときは十分ではない。また、通気量を増加させる操作は、温度が高いときは水分の蒸発量を高めたり微生物の活性を高めて結果的に処理能力を増加させることができるが、堆積高さが低く、かつ、温度が低い場合には通気の増加によりますます温度が低下する、すなわち発酵不良を招いてしまう。
【００１８】
従って本発明は、開放型発酵槽を備えた有機性廃棄物の発酵処理装置における生ごみ等の有機性廃棄物処理において、発酵不良を解消し、未熟堆肥ができないようにする発酵システムを提供することを目的とする。また、発酵原料が分解しやすい性状であれば処理能力の増大を可能にするシステム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】
【００１９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、発酵撹拌装置の下流（終端側）に移動式の供給ホッパを設け、有機性発酵物の堆積高さ減少部に発酵が進んだ終端部の有機性廃棄物を所定の高さにまで積み増しができるような構成とすることにより、及び／又は発酵温度を通気量の調節で適正に保持することにより、上記課題を解決するこができるとの知見を得た。
【００２０】
すなわち、本発明は、底面部に通気口が形成され、有機性廃棄物に空気が供給できるように構成された、前記有機性廃棄物を発酵するための発酵槽と、前記発酵槽の開放端部上に、移動台車により前記発酵槽の長手方向の任意の場所に移動可能に設置された、前記有機性廃棄物を撹拌するための撹拌装置と、を備えた有機性廃棄物の発酵処理システムであって、さらに、前記発酵槽の開放端部上に設置され、発酵が進んだ有機性廃棄物を積載し、移動台車により前記発酵槽の長手方向の任意の場所に移動可能な移動式供給ホッパと、を備え、発酵が進んだ前記有機性廃棄物を積載した前記移動式供給ホッパが、前記有機性廃棄物の堆積高さが所定よりも低い堆積高さＬの場所に移動し、所定の堆積高さＨになるまで発酵が進んだ前記有機性廃棄物を供給する、有機性廃棄物処理システムを提供するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る有機性廃棄物処理システムによれば、発酵温度を適正領域に保持することができ発酵不良を未然に防止することができる。また、移動式の供給ホッパにより、終端部の発酵が進んだ有機性廃棄物を所定の高さにまで積み増し、発酵温度を通気量の調節で適正に保持することで発酵不良を防止することができる。
【００２２】
既存技術では発酵槽の有効容積に対し、生ごみ等の減量が大きいことから実際に有機性廃棄物が占める容積は少ないため所定の発酵日数を得ることができない。これに対し本発明に係る有機性廃棄物処理システムによれば、移動式供給ホッパにより発酵物を積み増しをすることで発酵槽の所定容積と有機性廃棄物が占める容積がほぼ同じになり所定の発酵日数を得ることができるので未熟な堆肥が出ることはない。
【００２３】
易分解性の有機物の割合が多い原料（有機性廃棄物）であれば、より多くの処理ができる。このとき、発酵が急速に進み、発熱量が増えるが、通気量を増やすことで温度の上昇ではなく、水分蒸発量の増加を促進させるので、発酵乾燥が短時間で進む。撹拌機の作動回数を増やすことで発酵槽の始端から終端に向かう移動量を増やすことができるので、始端での投入原料を受け入れる空間ができて処理量を増やすことが可能になる。生ごみは性状が大きく変動する特性があるが、易分解性の有機物が多い原料の場合はこのように処理量を増やすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る生ごみ等有機性廃棄物処理システムの全体の概要を説明するための図である。
【図２】移動式供給ホッパと供給機構の構成を説明するための図である。
【図３】従来の有機性廃棄物処理システムの概要を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の実施形態に係る有機性廃棄物処理システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る有機性廃棄物処理システム１の概要を説明するための図である。
【００２６】
本実施形態に係る有機性廃棄物処理システム１は、発酵槽１０、撹拌装置１２、送風機１４と、通気管１６、移動式供給ホッパ２０を基本構成として備えている。
【００２７】
発酵槽１０の形状は例えば図１のように上方が開放されている直線状の構造であり、発酵槽１０の底面部には通気口（図示せず）が形成され、これに通気管１６が接続されており、送風機１４から空気が送られ、通気管１６を通って通気口を介して発酵槽１０の底から有機性廃棄物Ｍに空気を供給できるようになっている。
【００２８】
撹拌装置１２は発酵槽１０中の有機性廃棄物Ｍを撹拌するためのものであり、発酵槽１０の開放端部上を跨ぐように設置された移動台車によって、発酵槽１０の開放端部上のレールの上をモーター駆動で発酵槽１０の長手方向の任意の場所に移動可能に設置されている。撹拌装置１２の撹拌方式は特に限定されずいずれの撹拌方式を利用することができるが、例えば、スクープ式やロータリー式、スクリュー式、パドル式などを挙げることができる。
【００２９】
撹拌装置１２は有機性廃棄物Ｍの温度を測定するための温度計測器１８を備えていることが好ましい。温度計測器１８は発酵槽１０の始端部（図１中のＡ）から終端部（図１中のＢ）に渡り数ｍごとに区画されたゾーンごとに有機性廃棄物Ｍの温度を計測する。温度計測器１８は撹拌装置１２の移動時には待機位置に退避することができるようになっている。なお、温度計測器１８は撹拌装置１２の移動台車ではなく、後述する移動式供給ホッパ２０の移動台車もしくは専用の移動台車に取付けてもよい。
【００３０】
原料のみ、または原料と水分調整材からなる有機性廃棄物Ｍは、発酵槽１０の始端部（図１中のＡ）に投入され、撹拌装置１２が１日に１乃至数回作動し、終端部（図１中のＢ）から始端部Ａに向かって移動しながら有機性廃棄物Ｍを混合し同時に終端側へ移送する。発酵槽１０内では好気性微生物の適する環境が保たれ、有機性廃棄物Ｍを分解することで発熱が生じ温度上昇と水分蒸発が促進される。
【００３１】
送風機１４は通気管１６を介して発酵槽１０に接続されており、発酵槽１０底部に形成された通気口（図示せず）から有機性廃棄物Ｍに空気を供給できるようになっている。送風機１４及び通気管１６は、図１に示すように複数設置することが好ましく、通気管１６を分岐させて長手方向に３ｍから５ｍ程度ごとに区画することがより好ましい。
【００３２】
温度計測器１８と送風機１４との間には、電気的に接続された通気制御装置２４を備えており、温度計測器１８から送信された温度情報に基づき、通気制御装置２４が送風機１４のインバータで通気量を調節することができるようになっている。インバータに代えて、空気の供給量を制御できる制御弁により調節してもよい。空気の供給は発酵槽１０の始端部（図１中のＡ）から終端部（図１中のＢ）に渡り数ｍごとに区画されたゾーンごとに各々個別に通気量を制御することもできる。
【００３３】
例えば、温度計測器１８が測定した有機性廃棄物Ｍの発酵温度が通気制御装置２４に予め設定された適正領域を超えていれば、通気制御装置２４は送風機１４に通気量を増す信号を送信して有機性廃棄物Ｍの温度を低下させる。一方、適正温度以下であれば通気量を減ずる信号を送信し、有機性廃棄物Ｍの温度を上昇させる。このように、発酵温度の制御を通気量の増減で行うようにしている。
【００３４】
このとき、所定よりも低い堆積高さＬのままで通気量を減少させても、有機性廃棄物Ｍの蓄熱量が小さく、放熱量が多いため適正温度にまで上昇しにくい。適正温度域にまで達しないときは微生物活性が低下するので発酵不良となる恐れがある。
【００３５】
すなわち所定よりも低い堆積高さＬでは、有機物の分解率が所定の値にまで達せず、発酵熱が不足するので乾燥効果が低く処理量の低下を招く。また、有機性廃棄物Ｍの容積は計画よりも少ないので、短い発酵日数で出ることになるため未熟堆肥となってしまう。そこで、移動式供給ホッパ２０により発酵が進んだ有機性廃棄物（発酵物Ｆともいう）の供給を行う。ここで、発酵日数とは、滞留日数と同義であり、通常、発酵日数＝発酵物容積÷（（投入物容積/日＋取出し物容積/日）÷２）で算出される。発酵物容積が設計容積と同じ場合は所定の発酵日数が得られるが、堆積高さが低い場合は発酵物容積が小さくなっているため発酵日数は短くなる。
【００３６】
移動式供給ホッパ２０は、発酵槽１０の終端部（図１中のＢ）の発酵が進んだ発酵物Ｆを積載し発酵槽１０の有機性廃棄物Ｍが少なくなっている場所に発酵物Ｆを供給するためのものである。移動式供給ホッパ２０は撹拌装置１２の下流（終端部側）に、撹拌装置１２が移動するレールと同じレールを用い、モーター駆動で長手方向の任意の場所に移動可能に設置されている。
【００３７】
図２に示すように、移動式供給ホッパ２０は、発酵物Ｆを一時的に積載するためのホッパ（タンク部）２２と、その底部に装着された供給機構２３と、移動台車２６を備えている。また、ホッパ（タンク部）２２の底から、ホッパ内容物（発酵物Ｆ）を発酵槽１０へ供給できる構造になっている。ホッパ（タンク部）２２の底は必要に応じて開閉扉を備えていてもよい。供給機構２３は特に限定されず、ゲート式やパドル式、スクリュー式などいずれの方式を採用することができる。
【００３８】
移動式供給ホッパ２０には、ホイルローダー等で終端部の発酵が進んだ発酵物Ｆの一部が積載される。発酵物Ｆの残りは次工程へ移送される。撹拌装置１２が始端部（図１中のＡ）側にあるとき、移動式供給ホッパ２０を有機性廃棄物Ｍが所定より低い堆積高さＬのところまで移動させて、供給機構２３から発酵物Ｆが所定の堆積高さＨにまで積み増しされる。この工程は堆積高さＬが所定の堆積高さＨにまで積み増すことができればよいため、減量の程度やホッパの容量にもよるが、１日に１乃至数回程度行われる。
【００３９】
また、この工程は人が所定よりも低い堆積高さＬの位置への移動式供給ホッパ２０の移動と発酵物Ｆの供給作業を行ってもよいが、超音波レベル計などの非接触センサーを用いて、所定よりも低い堆積高さＬを検出して自動運転化してもよい。
【００４０】
有機性廃棄物Ｍを十分かつ効率よく発酵させる観点からは、発酵槽１０の所定の堆積高さＨは１．０〜２．５ｍであることが好ましく、１．２〜２．０ｍであることがより好ましい。移動式供給ホッパ２０により発酵物Ｆを積み増した場合は有機性廃棄物Ｍの蓄熱量が多く、放熱量も少ないため適正温度にまで有機性廃棄物Ｍ中の温度を上昇させることができる。所定よりも低い堆積高さＬ（１．２ｍ未満）の場合は、温度上昇効果が弱まり、高すぎると、圧密による通気抵抗の増加や撹拌動力の増大を招くため好ましくない。
【００４１】
このような操作により発酵菌を適正温度域に保つことができるので、微生物活性を高い状態を維持でき、発酵槽内の有機性廃棄物Ｍの容積が増しているので所定の発酵日数を確保することができる。
【００４２】
易分解性の有機物が多い有機性廃棄物Ｍであれば、適正な温度域に保持しながら多くの発熱と高い減量効果が得られるのでその分投入量を増加させることが可能になる。
【符号の説明】
【００４３】
１…有機性廃棄物処理システム
１０…発酵槽
１２…撹拌装置
１４…送風機
１６…通気管
１８…温度計測器
２０…移動式供給ホッパ
２２…ホッパ（タンク部）
２３…供給機構
２４…通気制御装置
２６…移動台車
【図１】
2017217632.tif 000003
【図２】
2017217632.tif 000004
【図３】
2017217632.tif 000005