(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機廃棄物を嫌気性微生物作用で発酵処理する有機廃棄物の発酵処理装置において、有機廃棄物を攪拌して発酵処理する発酵処理槽を階層式に積み上げて何槽かに分け、各槽中の発酵処理物を所定時間経過毎に上位の発酵処理槽から下位の発酵処理槽に自動的に移送して行くことを特徴とする有機廃棄物の発酵処理装置。
【請求項２】
発酵処理槽が第１槽から第６槽の六槽で構成され、一階に二槽を設けた三階建てにした請求項１の有機廃棄物の発酵処理装置。
【請求項３】
原料有機廃棄物がおから等の単一種の有機廃棄物である請求項１又は２の有機廃棄物の発酵処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品工場等で大量に発生する有機廃棄物を嫌気性微生物の作用で発酵処理する有機廃棄物の発酵処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機廃棄物を微生物作用で発酵処理する発酵処理装置には種々の形式、構造のものがあるが、このうち、処理槽に関しては、ほとんどの場合、一つの処理槽で原料投入から分解最終処理までを行っている。原料となる有機廃棄物が微生物作用によって完全に分解されるまでにはある程度の時間がかかるから、原料を定期的に投入するものでは、分解されて排出されるものの中に未処理のものが混ざり、処理装置として十分に機能しない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これを解決するには、原料を一度投入すると、これが分解処理されるまで新たな原料を加えない、所謂、バッチ式にするしかなく、そうするには、毎日発生する有機廃棄物をそれまで保管しておく必要がある。このようなことは、家庭用の生ゴミ等ではできても、食品工場や飲食施設から出る大量の有機廃棄物では無理であり、毎日投入できる連続式にするしかない。
【０００４】
又、微生物の捕食作用を利用して有機廃棄物を分解する微生物処理には、好気性微生物による好気分解と嫌気性微生物による嫌気分解とがあり、従来のこの種の分解処理は、そのどちらを主体とするか分かれていた。嫌気分解は十分な管理の下では分解がより完全に行われる長所があるものの、分解に時間がかかること、処理槽の環境を好気的条件にすることの方が嫌気的条件にするよりもやさしい、といったことから、多くは、好気分解に依っていた。しかし、槽内のすべての部分を好気性条件にするのは難しく、一部に嫌気的雰囲気が生ずるのは避けられないことから、不完全な分解処理となることが多かった。
【０００５】
このようなことは当然に、最終処理物や処理の過程で発生する副産物も分解不全で量も多く、処理に困ることとなっていた。有機廃棄物を分解処理した最終処理物（汚泥）については、堆肥にするか焼却するかしていたが、堆肥については需要が十分でないし、焼却するには設備、コストを必要としていた。又、ダイオキシンの発生等、公害の問題もあった。更に、処理の過程で各種のガスが発生するが、これも処理手段に還元したり、防臭処理を施して放出したりしていたが、そのための設備やコストが必要であった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するものであり、嫌気性微生物による発酵処理に依るとともに、このときの処理槽を何槽かに分け、各槽には同程度に分解されたもののみを収納するようにしたものである。こうすると、発酵がより促進して分解が完全に行われ、最終処理物も所定の付加処理をすることでそのまま廃棄できるようになる。又、処理過程で発生するガス（メタンガス）は厳重に管理してこの処理設備の稼働等に二次利用できるようにしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、有機廃棄物を嫌気性微生物作用で発酵処理する有機廃棄物の発酵処理装置において、有機廃棄物を攪拌して発酵処理する発酵処理槽を階層式に積み上げて何槽かに分け、各槽中の発酵処理物を所定時間経過毎に上位の発酵処理槽から下位の発酵処理槽に自動的に移送して行くことを特徴とする有機廃棄物の発酵処理装置を提供する。
【０００８】
本発明に用いられる発酵処理槽は、何槽かに分けられており、各槽中の発酵処理物を所定時間経過毎に上位の発酵処理槽から下位の発酵処理槽に移送して行くものである。このため、未発酵処理のものが排出されることがないのは勿論のこと、各発酵処理槽には同程度に発酵処理されたものだけが収容されることになるから、発酵処理も促進する。この結果、最終処理物も、極めて少量の上澄液と汚泥とになるから、前者は曝気処理することで下水道へ放流でき、後者は発酵処理槽に還元して再処理することで、焼却や二次利用の必要がない。又、発酵処理槽を分割することの他の利点は、いずれかの発酵処理槽にトラブルが発生すると、その槽だけを修理又は交換すればよいことにある。
【０００９】
加えて、本発明における発酵処理は、処理の過程でメタンガスが発生する嫌気的分解であるから、このメタンガスが利用することで、本装置の維持等に要するエネルギーは賄って余りある。そして、発酵処理槽間の処理物の移替えは、自動的に行われるものであるから、決められた時間に無人で行え、所謂、無人運転ができる。この場合、請求項４に記載した、原料有機廃棄物がおから等の単一種の有機廃棄物であれば、より迅速で完全な発酵処理が期待できる。
【００１０】
又、本発明は、以上の各発酵処理槽が階層式に積み上げられるものであり、これにおいて、請求項２に記載した、発酵処理槽が第１槽から第６槽で構成され、一階に二槽を設置した三階建てにした手段にすれば、場所（土地又は敷地）を有効に利用できる（発酵処理槽の設置スペースが小さくてすむ）ものであり、都会地等に設備する場合に意義がある。中程度の規模のものであれば、駐車場の上といった従来遊んでいた場所を利用できる。又、各発酵処理槽間の処理物の移送も重力を利用できて容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一例を示す有機廃棄物の発酵処理装置のブロック図、図２は発酵処理装置を構成する発酵処理槽の配置図であるが、本例の発酵処理装置は、六つに分割された発酵処理槽１〜６を主体とするものであり、この上位に粉砕機７が、下位に廃液タンク８と好気曝気槽９がそれぞれ接続されるものである。本例における酵処理槽１〜６は、三階建ての階層式に設けられており、一階には第３槽３＋第６槽６＋廃液タンク８、二階には第２槽２＋第５槽５、三階には粉砕機７＋第１槽１＋第４槽４がそれぞれ設けられていて容積及び重量が均等化されている。
【００１２】
各発酵処理槽１〜６間には、上位のものの処理物を下位のものに移送する移送用配管１０が設けられており、この移送用配管１０にはドレンを抜くドレンバルブ１１も付設されている。この移送用配管１０は、途中に電磁弁１２が挿設されて上位のものの底面から下位のものの上面につながっており、電磁弁１２を開くと、中の処理物は重力によって自動的に次位の発酵処理槽１〜６に移送されるようになっている。但し、第３槽３から第４槽４の移送は高所に移送することになるから、移送用配管１０の途中にポンプ１３を挿設してこれで移送している。尚、この移送用配管１０には、第６層６から導出された移送用配管１４もつながっており、第６槽６の処理物を第４槽４へ還元できるようになっている。
【００１３】
粉砕機７は、有機廃棄物に水を加えて粉砕してスラリー状にし、これを第１槽１に供給するものである。このため、粉砕機７と第１槽１とは、ポンプ１５が挿設される供給用配管１６で連結されている。廃液タンク８は、処理分解されて第６槽６に溜まっている液状物を受け入れて貯留するものであり、第６槽６とポンプ１７を挿設する排出用配管１８で連結されている。好気曝気槽９は、廃液タンク８に貯留されている液状物を空気に曝して無害、無臭化するものであり、廃液タンク８とポンプ１９を挿設する受入用配管２０で連結されている。
【００１４】
各発酵処理槽１〜６における発酵処理は、中の処理物を攪拌することで促進される。このため、第１槽１〜第５槽５には攪拌手段が設けられている。本例の攪拌手段は、この分解処理が嫌気性微生物による発酵処理であって、処理物と空気とを積極的に接触させる必要がないことから、攪拌対象物を緩やかに循環させるチューブポンプ２１によっている。このチューブポンプ２１自体は公知のものであり、図５にその構造の一例を示すが、各発酵処理槽１〜６において、底面に設けられた取出口２２から上面に設けられた供給口２３にかけて槽外に可撓性のチューブ２４を連続させ、その途中を湾曲させてここにチューブ２４に作用する移送体２５を取り付けたロータ２６を設けたものである。ロータ２６が一定方向に回転すると、移送体２５はチューブ２４を順次下流側に押して行くから、内部の処理物は当該方向に移送させられることになる。
【００１５】
図３は各発酵処理槽１〜６の平面断面図、図４は正面断面図であるが、この発酵処理に関与する嫌気性微生物（主としてメタン菌）は自己凝集性があると言われている。そこで、各発酵処理槽１〜６の内部に、メタン菌が凝集して活性化するガラス繊維又は球体セラミックス等を網又は格子体にした担体２７を設置している。従って、内部を循環させられる処理物は、この担体２７をくぐり抜けることになり、この間にメタン菌と積極的に接触し、分解の高速化と促進化が図られることになる。
【００１６】
この他、メタン菌の繁殖には、ＰＨ７〜８の条件及び増殖を呼び起こす活性剤が必要とされることから、ＰＨ調整剤を貯留するＰＨ調整剤貯留装置２８と活性剤を貯留する活性剤貯留装置２９とを設けておき、ＰＨ調整剤貯留装置２８からは苛性ソーダ等のＰＨ調整剤を、活性剤貯留装置２９からはニッケル、クロム、モリブデン等の微量金属要素の活性剤をそれぞれ注入管３０、３１を通して各発酵処理槽１〜６又はチューブ２４に供給している。更に、各発酵処理槽１〜６の外郭壁３２は二重になっており、この中に保温剤が充填されるとともに、これに保温用の温水が流れるようになっている。これにより、各発酵処理槽１〜６の内部は、微生物の繁殖に適した約５０℃に保たれ、分解が安定的に促進される。
【００１７】
各発酵処理槽１〜６からはメタンガスが発生することは上述したが、このメタンガスは、メタンを約６０％有しており、十分に利用価値がある。そこで、これら各発酵処理槽１〜６にガス導入管３３を連結し、これを付属装置３４に導いている。付属装置３４には、このメタンガスを利用するために、この中に約０．１％含まれる硫化水素を除くための乾式脱硫装置３５、圧縮するためのガスコンプレッサ３６、貯留するための高圧ガス容器３７、メタンガスを燃料とするマイクロタービン（ＭＴＧ）発電機３８、ＭＴＧ発電機３８の廃棄熱を熱交換して温水を得る熱交換器３９等が設けられている。
【００１８】
更に、高圧ガス容器３７には、これに貯留されるメタンガスを燃料とする蒸気発生機４０が接続されており、これで得られた蒸気やＭＴＧ発電機３８で発電された電気及び熱交換器３９で交換された湯水はそれぞれに利用できるようになっている。上記した各ポンプや電磁弁を駆動するためのエネルギー及び発酵処理槽の外郭壁３２の二重層中を流れる温水を得るエネルギーはこれらで賄えばよい。事実、上記した規模の装置で発生するメタンガスを利用するＭＴＧ発電機３８では３０ＫＷ／Ｈの発電量が、熱交換器３９では５８ＫＷ／Ｈの熱量が得られるものを複数台設置できる。
【００１９】
次に、以上の発酵処理装置によって有機廃棄物を発酵処理する場合について、豆腐のおから単一種を処理物とする場合を例にとって説明する（但し、これはあくまで好結果を得られる例であり、対象物はおからでなくてもよいし、更に、単一種でなくてもよい）。本例の発酵処理装置は、毎日４トンのおからを処理できる連続式のものであり、このために各発酵処理槽１〜６は、ＦＲＰ等で密閉構造に製作されており、第１槽１と第６槽６は、横１．６ｍ×縦２．０ｍ×高さ２．８ｍの容積を有するものに、第２槽２〜第５槽５は、同じく１．８ｍ（第４槽４のみは２．０ｍ）×４．０ｍ×２．８ｍの約倍の容積を有するものにしてある。
【００２０】
豆腐製造工場等で排出されて溜め置かれたおからは、これにおからの重量の３／４の割合の水が加えられて粉砕機７に投入されて粉砕される。粉砕の粒径は小さい方が分解が促進するから、ここでは約５０ミクロン程度に細砕されてスラリー状になる。そして、初日にはこのうちの７トンがポンプ１５によって供給用配管１６を通して第１槽１に送られる。以下、順次、毎日７トンごとの処理物が電磁弁１２やポンプ１３の作用で各移送用配管１０を通して下位の発酵処理槽２〜６に自動的に送られるが、このとき、容積が倍の第２槽２〜第５槽５の中の処理物は２日間滞留することになる。
【００２１】
このとき、各発酵処理槽１〜６内にある処理物は微生物の捕食作用によって発酵処理されるが、この微生物はメタン菌等の嫌気性微生物であるのは上記したとおりである。従って、各発酵処理槽１〜６内は嫌気的条件に保たれることが条件となり、上記した密閉構造や攪拌をチューブポンプ２１とチューブ２４に依ったのもそうである。尚、各発酵処理層１〜６内には、空気（酸素）が存在しているが、新しい酸素が供給されない限り、この程度の酸素量では問題はない。しかし、より完璧に嫌気的条件にするためには、ガス導入管３３等から窒素ガスを供給すれば、酸素と置換される。
【００２２】
一方、第４槽４と第１槽１との間には電磁弁４１が介設されており、定期的移送時にはこの電磁弁４１も開くようになっている。このとき、第４槽４内の処理物のうちの２トンが第１槽１に還元されるように設定されてあり、第１槽１に新しく投入された処理物の種汚泥として作用するようにしている。従って、この還元が始まった後は、処理物の重量は９トンになる。以上のようにして１６日後には処理物は第６槽６まで移送され、ここに移送された処理物は、処理が進んで約２トンの沈澱物と約７トンの上澄液とに分解されている。
【００２３】
そこで、上澄液はポンプ１７で排出用配管１８を通して廃液タンク８に送られ、沈澱物はポンプ１３によって供給用配管１０を通して第４槽４に還元される。廃液タンク８に送られた上澄液はポンプ１９によって受入用配管２０を通して好気曝気槽９に送られ、ここで好気的分解を受けて無害、無臭化されて下水道に放流され、第４槽４に還元された処理物は再度発酵処理される。おからがこのような発酵処理を受けると、その９５％が分解されることになり、固形物は排出されないことになる。このような操作を毎日定期的に行うことから、毎日４トンのおからを処理できることになる。そして、これにおいて、電磁弁の開閉やポンプの作動といったものを自動でできるから、本装置は無人で２４時間連続運転できることになる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は上記したものであるから、即ち、原料有機廃棄物を発酵処理する発酵処理槽は、何槽かに分けられており、各槽中の発酵処理物を所定時間経過毎に上位の発酵処理槽から下位の発酵処理槽に移送して行くものである。このため、未発酵処理のものが排出されることがないのは勿論のこと、各発酵処理槽には同程度に発酵処理されたものだけが収容されることになるから、発酵処理も促進する。この結果、最終処理物も、極めて少量の上澄液と汚泥とになるから、処理が容易である。加えて、本発明における発酵処理は、処理の過程でメタンガスが発生する嫌気的分解であるから、このメタンガスを二次利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す有機廃棄物の発酵処理装置のブロック図である。
【図２】本発明の一例を示す発酵処理槽の配置図である。
【図３】本発明の一例を示す発酵処理槽の平面断面図である。
【図４】本発明の一例を示す発酵処理槽の正面断面図である。
【図５】本発明の一例を示すチューブポンプの説明図である。
【符号の説明】
１    発酵処理槽第１槽
２          〃  第２槽
３          〃  第３槽
４          〃  第４槽
５          〃  第５槽
６          〃  第６槽
【図１】
0004091280.tif 000002
【図２】
0004091280.tif 000003
【図３】
0004091280.tif 000004
【図４】
0004091280.tif 000005
【図５】
0004091280.tif 000006