(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を収容する発酵槽と、当該発酵槽内の廃棄物を発酵適温に維持して発酵処理するものにおいて、発酵槽の上部である一次側に廃棄物の含水率を調整したり事前発酵等を行うための一次側熱処理装置を配置して、当該一次側熱処理装置を廃棄物の含水率を調整したり事前発酵等を行うための熱処理適温に維持するための熱源として、大気圧以下の蒸気、すなわち、減圧蒸気を当該一次側熱処理装置の外周に設けたジャケット部に供給し、当該減圧蒸気の保有する大きな熱量で熱処理することを特徴とする有機性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】
本発明は生ゴミや家畜糞尿等の水分を含有する有機性廃棄物を発酵処理して、有機肥料等とするものに関し、特に処理温度を最適に維持して発酵処理を短時間で効率良く行うことのできる有機性廃棄物の発酵処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各家庭やレストランやス―パ―等から出る生ゴミや、水産市場や青果市場や養鶏・養豚場等から出る生ゴミ、あるいは食品加工業等から出る生ゴミを、発酵処理し肥料などとしてリサイクル可能なものへ処理する各種処理機が多数開発され使用されている。例えば、特開平９−１６５２８３号公報に示されているようなものが用いられている。これは、廃棄物を発酵処理する事前に発酵処理に適した含水率にするための加熱手段として、温水や電気ヒ―タを用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の発酵処理装置は、発酵処理の事前の熱処理のための加熱手段として温水や電気ヒ―タを用いているために、廃棄物の全体をムラなく加熱することができずに効率良く熱処理することができない問題、特に大量の廃棄物を処理する場合に加熱ムラによって長時間を要してしまう問題があった。温水の場合は、温水自身の保有する熱量が比較的小さいために、廃棄物に熱を奪われると直ちに温度低下を来たし加熱ムラを生じてしまうのである。また、電気ヒ―タの場合も部分的な加熱しかできずに加熱ムラを生じてしまうのである。
【０００４】
本発明の目的は、発酵処理の事前に廃棄物の全体をムラなく加熱して熱処理することができるようにして、短時間で大量の廃棄物を効率良く処理することのできる有機性廃棄物の発酵処理装置を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた本発明の手段は、有機性廃棄物を収容する発酵槽と、当該発酵槽内の廃棄物を発酵適温に維持して発酵処理するものにおいて、発酵槽の上部である一次側に廃棄物の含水率を調整したり事前発酵等を行うための一次側熱処理装置を配置して、当該一次側熱処理装置を廃棄物の含水率を調整したり事前発酵等を行うための熱処理適温に維持するための熱源として、大気圧以下の蒸気、すなわち、減圧蒸気を当該一次側熱処理装置の外周に設けたジャケット部に供給し、当該減圧蒸気の保有する大きな熱量で熱処理するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
家畜糞尿等の有機性廃棄物を発酵処理する場合、発酵槽の一次側に熱処理装置を配置して大気圧以下の減圧蒸気を熱源としたことにより、蒸気の保有する大きな熱量でもって廃棄物を適温に加熱し、廃棄物の含水率を発酵処理に適した範囲の値に事前に調整したり、あるいは、事前発酵を行ってメタンガス等を回収することを、短時間で効率良く行うことができる。
【０００７】
一次側熱処理装置の外部に間接熱交換器を設置して当該間接熱交換器に減圧蒸気を供給して廃棄物を熱処理する。
【０００８】
蒸気は圧力と温度の関係が一義的に決まるために蒸気圧力を制御することにより、蒸気温度も制御することができる。即ち、蒸気圧力をマイナス４０センチメ―トル水銀柱とすることにより蒸気温度を約８０度Ｃとすることができ、また、マイナス７０センチメ―トル水銀柱とすることにより約４０度Ｃの蒸気とすることができる。
【０００９】
蒸気は温水と比較して単位流量当りの熱容量が６から１２倍程度あり、その大きな熱量でもって発酵処理物を熱処理することができ、また、蒸気は複雑な形状部分にも行き渡ることができ、廃棄物の全体を且つ均一に加熱して、加熱ムラを生じることがない。
【００１０】
減圧蒸気は、圧力調節弁や減圧弁等を介して、通常のボイラ―等で発生させた比較的高圧例えば５キロとか１０キロの蒸気圧力を大気圧程度または大気圧以下に減圧することにより供給することができ、また、一次側熱処理装置内や間接熱交換器内を予め所定の減圧状態にしておいたり、一次側熱処理装置内や間接熱交換器内を真空ポンプ等の吸引手段と接続して所定の減圧状態を維持することにより、所望の減圧蒸気即ち１００度Ｃ程度あるいは１００度Ｃ以下の蒸気温度で、廃棄物を熱処理することができる。
【００１１】
【実施例】
本実施例においては、一次側熱処理装置３６の外周に設けた間接加熱容器としてのジャケット部３７に減圧蒸気を供給して、一次側熱処理装置３６内の有機廃棄物を間接加熱して熱処理する例を示す。
【００１２】
図１において、廃棄物供給管３８と、一次側熱処理装置としての一次発酵槽３６と、二次発酵を行ってコンポスト化する二次発酵槽１と、真空ポンプとしての組み合わせポンプ４、及び、一次発酵槽３６と二次発酵槽１に熱源としての蒸気を供給する蒸気供給管３とで有機性廃棄物の発酵処理装置を構成する。
【００１３】
一次発酵槽３６のほぼ全周にジャケット部３７を設けて蒸気供給管３と接続する。蒸気供給管３とジャケット部３７の間には、図示しないボイラ―等から供給される比較的高圧の蒸気を大気圧以上の圧力まで減圧する減圧弁３９と、大気圧以下の圧力まで減圧する減圧弁４０とを設ける。ジャケット部３７の上方にはメタンガス回収管４１と水分吸引管４２を接続すると共に、下方には管４３を介してスチ―ムトラップ４４と弁４５を接続し、更に管４６により組み合わせポンプ４と連通する。
【００１４】
一次発酵槽３６の下部は、脱水装置４７を介して、二次発酵槽１の入口５と接続する。脱水装置４７の下方には取水タンク４８を接続する。脱水装置４７は、一次発酵槽３６から二次発酵槽１へ送られる廃棄物中の水分を脱水するものである。
【００１５】
二次発酵槽１は、一次発酵槽３６から供給される廃棄物をコンポスト化するための発酵槽であり、断面略Ｕ字型横長形状とし、上部に廃棄物の投入口５と、下部に処理された廃棄物の取出し口６を設けて、中央部には回転自在な撹拌翼７を取り付ける。
【００１６】
二次発酵槽１内の上方には、後述する蒸気または循環水を発酵槽１内に収容した廃棄物に、廃棄物の水分率に応じて噴射する水分噴射管８を取り付けると共に、気体吸引口９を設けて組み合わせポンプ４と管１０を介して接続する。管１０には、一次発酵槽３６のジャケット部３７と連通した水分吸引管４２を接続すると共に、冷却流体供給管１２と排出管１３を連通した熱交換器１１を介することにより、管１０，４２内を流下する気化蒸気を冷却して凝縮することができるようにする。
【００１７】
冷却流体供給管１２は途中で分岐して管１４により二次発酵槽１のジャケット部２と接続すると共に、管１５により組み合わせポンプ４のタンク１６と接続する。
【００１８】
蒸気供給管３を分岐して減圧弁１７によりボイラ―から供給される比較的高圧の蒸気を適宜大気圧程度の蒸気圧や大気圧以下の減圧蒸気に減圧して二次発酵槽１に供給する。また、減圧弁１７と並列に別途の減圧弁１８を設けて、この減圧弁１８の設定圧力を大気圧以上から２または３キロ程度とすることにより、二次発酵槽１を１００度Ｃ以上の高温でも加熱することができるようにする。
【００１９】
本実施例においては、蒸気圧力を調整するために減圧弁１７，１８，３９，４０を用いた例を示したが、減圧弁以外の例えば圧力調整弁や温度調整弁等の自動調整弁とか、ボイラ―からの蒸気圧力が低くて安定している場合は玉形弁やニ―ドル弁等を絞り弁として用いることもできる。
【００２０】
蒸気供給管３の二次発酵槽１側を分岐して、管１９と弁２０を介して水分噴射管８と接続し、管２１と弁２２を介してジャケット部２と接続し、更に、管２３とロ―タリ―ジョイント２４を介して撹拌翼７と接続する。撹拌翼７の内部は中空として、ロ―タリ―ジョイント２４を介して供給される蒸気や循環流体が流下できるようにする。
【００２１】
真空ポンプとしての組み合わせポンプ４は、エゼクタ２５とタンク１６と循環ポンプ２６を組み合わせたものから成り、循環ポンプ２６でタンク１６内の流体をエゼクタ２５に吐出し、エゼクタ２５で流体温度に応じた吸引力を生じて、タンク１６へ戻すものである。タンク１６の上部には、管１５を介して冷却流体供給管１２を接続して、タンク１６内の流体温度と量を温度センサ３０や図示しないレベルセンサで検出して制御するものである。組み合わせポンプ４の循環路３１を分岐して余剰流体排出管３２を接続して、タンク１６内の液位に応じて開閉する弁３３を取り付ける。
【００２２】
循環路３１を更に分岐して管３４を連通する。管３４により、循環流体の一部を撹拌翼７内部や二次発酵槽１のジャケット部２、あるいは、水分噴射管８に供給することができるようにする。温度制御されたタンク１６内の循環流体を水分噴射管８に供給することにより、二次発酵槽１内に収容されている廃棄物の水分率が何等かの要因で所定値よりも低くなった場合に回復させることができるものである。また、撹拌翼７とジャケット部２に循環流体を供給することにより、発酵処理工程の終わった二次発酵槽１内の廃棄物を冷却することもできるものである。
【００２３】
エゼクタ２５と二次発酵槽１のジャケット部２下端とを連通路２７で接続して、この連通路２７にスチ―ムトラップ２８と弁２９を並列に取り付ける。スチ―ムトラップ２８は、自動弁の一種で、蒸気は流下させることはなく、液体としての水は自動的に出口側へ流下させるものである。尚、ロ―タリ―ジョイント２４の排出部と連通路２７を、管３５で連通する。
【００２４】
発酵処理は、まず廃棄物供給管３８から供給される廃棄物を一次発酵槽３６に収容して、ジャケット部３７へ蒸気供給管３から大気圧以上の蒸気または大気圧以下の減圧蒸気を供給して、廃棄物の余分な水分を蒸発させると共に、廃棄物を一次発酵する。蒸発した水分は管４２を通って熱交換器１１に至り、冷却水で熱交換されて凝縮しエゼクタ２５に吸引されてタンク１６に入る。また一次発酵槽３６で発生するメタンガスは管４１から所定の回収箇所へ回収される。
【００２５】
ジャケット部３７で廃棄物を熱処理した蒸気は凝縮して復水となり、スチ―ムトラップ４４を介して管４６から組み合わせポンプ４のエゼクタ２５に吸引され、タンク１６に至る。
【００２７】
一次発酵の終了した廃棄物は脱水装置４７で更に所定の水分を除去されて、二次発酵槽１へ投入される。投入された廃棄物の水分率が図示しない水分率センサで検出され、発酵処理を開始するのに適した水分率、通常４０から６０パ―セント程度、を未だ越えている場合は、二次発酵処理を行う前に更に事前乾燥を行うこともできる。即ち、蒸気供給管３の減圧弁１８から大気圧以上で１００度Ｃ以上の蒸気をジャケット部２に供給し、ジャケット部２とエゼクタ２５をスチ―ムトラップ２８で連通すると共に、二次発酵槽１の上部に設けた気体吸引口９とエゼクタ２５を管１０で連通して、廃棄物に含まれる余剰の水分を高温蒸気で加熱しながら気化した蒸気を気体吸引口９からエゼクタ２５で吸引することにより、短時間で二次発酵処理に適した水分率とすることができる。
【００２８】
ジャケット部２で廃棄物に熱を奪われた蒸気は凝縮して復水となり、スチ―ムトラップ２８を通って組み合わせポンプ４のエゼクタ２５に吸引されタンク１６に至る。
【００２９】
廃棄物の水分率が二次発酵処理に適した水分となると、気体吸引口９とエゼクタ２５の連通を遮断すると共に、減圧弁１８からの高温蒸気の供給を停止し、代わって減圧弁１７から大気圧程度もしくは大気圧以下の７０度Ｃから４０度Ｃ程度の発酵適温の減圧蒸気を供給しながら必要な発酵菌を添加して発酵処理を行う。この場合、組み合わせポンプ４の減圧度は、供給される蒸気圧力よりも僅かに低いことが望ましく、タンク１６に冷却流体を管１５から供給してエゼクタ２５の吸引力を調節する。
【００３０】
本実施例においては、ジャケット部２を設けて二次発酵槽１内の廃棄物を間接加熱する例を示したが、一次発酵槽３６と同様に二次発酵槽１内に減圧蒸気を直接供給して、廃棄物を直接加熱しながら発酵処理することもできるものである。
【００３１】
また、本実施例においては、真空ポンプとしての組み合わせポンプ４を用いた例を示したが、予めジャケット部２，３７内やあるいは発酵槽１，３６内を真空状態としておくことにより真空ポンプを必ずしも用いることなく、所定の減圧蒸気を供給することによって１００度Ｃ以下の温度で発酵処理あるいは所定の熱処理を行うことができるものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、一次側熱処理装置における事前の廃棄物の熱処理を大気圧以下の減圧蒸気で行うことにより、蒸気の保有する大きな熱容量でもって廃棄物の全体をムラなく加熱することができ、事前の熱処理を含めて短時間で効率良く発酵処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の発酵処理装置の実施例を示す一部断面構成図。
【符号の説明】
１  二次発酵槽
２  ジャケット部
３  蒸気供給管
４  組み合わせポンプ
７  撹拌翼
１１  熱交換器
１２  冷却流体供給管
１６  タンク
２４  ロ―タリ―ジョイント
２５  エゼクタ
２６  循環ポンプ
２８  スチ―ムトラップ
３６  一次発酵槽
３７  ジャケット部
３８  廃棄物供給管
３９，４０  減圧弁
４１  メタンガス回収管
【図１】
0004213249.tif 000002