JPS5843148B2 - 都市ごみ堆肥の精製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、都市とみより堆肥を製造する場合の精製方法
に関するものである。

都市ごみを好気性発酵せしめて堆肥化する場合、都市ご
み中に含まれる軟質プラスチック類・金属、布などの非
堆肥化物は部分別や磁力選別、風力分別などによっであ
る程度分別し得るが、ガラス・陶磁器・硬質プラスチッ
クなどの脆性な非堆肥化物は＝般に粒径が小さく、特に
前処理として破砕を行う場合にはその過程で細粒化され
て堆肥化物との分別が困難である。

在来これらの脆性な非堆肥化物を除去するために、堆肥
化物と異物との弾性の差を利用した反発式分別法や、比
重差を利用した風力分別法などが種々試みられていたが
、これら異物め粒径が大きい場合には比較的よい結果が
得られても、粒径が小さい場合には実質的に分別が不可
能であった。

而して、これ等の異物即ちガラス・陶磁器・硬質プラス
チックなどの脆性な非堆肥化物は、自然分解しないので
土壌に蓄積するのみならず、農耕作業上危険であるので
実質的な完全除去が必要であり、換言すればこれ等の異
物除去は都市ごみ堆肥を実用に供し得る為の必須条件と
して極めて重要である。

これに対処して、発明者らは静電分別を行なうことによ
り在来困難であった比較的粒径の小さいガラス・陶磁器
・硬質プラスチックなどの脆性異物をも精度よく分別し
、さらに予め破砕篩分工程を経ることによって主として
非脆性非堆肥化物を概ね取り除き、静電分別の負荷を軽
減し、静電分別の効果を高めて、精製を容易、確実とな
し、都市ごみ堆肥を実用可能ならしめるために、破砕分
別された都市ごみ堆肥原料の含水率を調整して静電分別
法によって異物を除去する精製方法を発明したが（特願
昭５２−１０６９５５）、本発明はその改良に係わるも
ので、この含水率の調整を乾燥工程により行ない、その
加熱源として、機械的分別工程により除去された非脆性
非堆肥化物のうちの可燃物を焼却し、その際発生する焼
却熱を利用することによりエネルギの利用をはかり、埋
立処理を行なわねばならぬ残渣の量を少な（することが
できる都市ごみ堆肥の精製方法を提供することを目的と
するものである。

上述の、含水率を調整して後静電分別法によって異物を
除去するという技術的思想は、発明者らの行なった研究
、実験に基づいて得られた下記の諸知見に着目して創作
されたものである。

（１）都市ごみ堆肥の平均含水率は一般に約４０％〜５
０％程度であるが、このうち堆肥化物は含水率が高く、
一方ガラス・陶磁器・硬質プラスチックなどの脆性異物
は吸湿しない為に両者の間に著しい電気抵抗？差がある
。

発明者等の測定によれば、第１図に示すように少な（共
平均含水率５０％以下数％以上の範囲に於ては、ガラス
・陶磁器・硬質プラスチックなどの脆性異物の電気抵抗
値の下限は、堆肥化物の電気抵抗値の上限よりも高いこ
とが判明した。

その結果、電気抵抗の異なる二種類の物質を帯電せしめ
て高圧静電界の作用により両者を分別する公知の静電分
別法が、゛多種の物質からなる堆肥に対しても堆肥化物
と脆性異物群との分別に於て高い精度で可能となること
が予見された。

（２）都市ごみな予め破砕篩分して軟質プラスチック類
・金属・布・木などの非堆肥化物を除去し、厨芥と紙な
どの堆肥化物にガラス・陶磁器・硬質プラスチック等の
脆性異物の混入した原料を好気性発酵により堆肥化した
後、更に５１１ｔ１１Ｌ網目の篩にかけた篩下群の含水
率を種々調整し乍ら、第２図に示す静電分別装置によっ
て試験を行った。

図中８は原料、９は振動板、１０は高電圧極、１１は接
地極、１２は仕切り、１３は堆肥化物、１４は脆性異物
である非堆肥化物である。

その結果、完全乾燥（含水率０）の条件では堆肥化物と
脆性異物群との分、別は不可能であったが、少なく共平
均含水率５０％以下数％以上の範囲に於ては、はぼｌＯ
Ｏ％純度の堆肥化物を分別することが可能なことが判明
した。

印加電圧３に■の場合の、平均含水率と堆肥化物（はぼ
１００％純度）の収率との関係を第３図に示す。

平均含水率が５０％を越すと、異物に堆肥化物が付着し
易くなる為と、堆肥化物の見掛比重が増大する為などの
理由で、仕切り位置を適宜修正しても堆肥化物？収率は
著しく低下する。

静電分別に最適な平均含水率は概ね３５％から５％の範
囲であるが、含水率を１０％未満に調整することは工業
的に困難な場合も多いので、実施に当っては３５％以下
１０％以上に調整することが好ましい。

而して、堆肥９取扱い性・輸送・商品価値などの点で含
水率は一般に４０％以下が好ましく、この条件は本法の
実施、に当って望まれる含水率の条件とも一致する。

尚、平均含水率が高い場合（５０％付近）の堆肥化物の
収率は、印加電圧を上げること及び粒径な小さくするこ
とによって、第３図に示す結果よりも改善される傾向と
なる。

（３）説明を単純化する為、一様な水平静電界（電圧Ｅ
）中で、空気抵抗を無視し堆肥化物（導電性物質）の挙
動を考察するに、堆肥化物の比重をｒとし、粒径ｄなる
球体とすると、水平方向の電気力ｆ１はｆ１■ｄ２・Ｅ
２、垂直方向の重力ｆ２はｆ２ｏｃｄ３・ｒであるから
、第４図に示すような合力Ｆが垂直方向に対して為す角
θはθ０（ｔａｎ”Ｅ−となる。

分別精度を上げるｒ 為には可及的にθを大きくすること、即ち電圧Ｅを大き
くし粒径ｄど比重ｒを小さくすることが好ましいが、電
圧は実用上一般に４０〜５０に■以下に限定され、比重
ｒは含水率によって規定される。

従って粒径を可及的に小さくすることが寧ろ好ましいの
であって、この点が細粒化され易い脆性異物の分別を目
的とする本法が、従来の反発式や風力式に比して甚だ有
利となる理由の一つでもある。

一方、堆肥化速度を速める為には一般に堆肥化物の粒径
は小さい方が好ましく且つ又、極度に小さい粒径では篩
の目づまりや動力消費の点及びエアレーションの点など
で不利となる。

以上の静電分別精度および堆肥化条件の両条件を勘案す
ると篩の網目は１５間以下５ｎ以上とすることが望まし
い。

以上述べたところによって、前述の方法が在来困難であ
った堆肥中の脆性異物を精度高く分別し得るのみならず
、本法を適用するに当っての含水率や粒径の最適調整条
件が堆肥化の操作条件や商品価値を高める条件ともよく
マツチすることが基本的に明らかにされた。

本発明は都市ごみの堆肥化発酵工程の前の時点において
、第一次機械的分別工程によって少なく共軟質プラスチ
ック類・金属・布などの非脆性非堆肥化物を除去したる
後、残部物質群の含水率を５０％以下５％以上に調整し
、第二次機械的分別工程により整粒を行ない、更に静電
分別工程によって堆肥化物とガラス・陶磁器・硬質プラ
スチックなどの脆性非堆肥化物とに分別することを特徴
とする都市ごみ堆肥の精製方法である。

本発明を実施例につき図面を用いて説明すれば、第５図
に示す如く混合収集又は分別収集された都市とみは、−
次機械的分別王程１を経て軟質プラスチック類・金属・
布などの非脆性非堆肥化物などが除去された後発酵工程
２に入り、発酵槽によって発酵して堆肥化され、その後
二次機械的分別工程３を経て非脆性非堆肥化物であるプ
ラスチックフィルムが除去きれた後、残部物質群（堆肥
化物原料）の含水率が、前記の一次又は二次機械的分別
工程１，３にて除去された非脆性非堆肥化物の全部又は
一部を焼却工程５に導き焼却炉で焼却する際に発生した
燃焼熱を利用して乾燥工程６により乾燥調整され、その
後篩分工程７により整粒篩分されて粗大異物が除去され
、次に静電分別工程４によってガラス・陶磁器・硬質プ
ラスチック等の脆性非堆肥化物が除去され、残部は精製
堆肥として収集される。

一次機械的分別工程１においては破砕が行なわれた後篩
分作業によって軟質プラスチック・金属布・皮等の非脆
性非堆肥化物が除去される。

この非脆性非堆肥化物はさらに磁選機により磁選され鉄
が除去され、可燃物を主体とするものが焼却炉に送られ
焼却される二篩分作業を経た堆肥化物原料は反発式分別
作業によりガラス・陶磁器等の一部が除去され、次に磁
選機により磁選され、残存せる小粒径の鉄片が除去され
る。

次いで残部を発酵槽に導き好気性発酵せしめて堆肥化を
行なう。

この際発生した発酵ガスは焼却炉に導き燃焼用空気とし
て利用し、燃焼脱臭する。

次に二次機械的分別工程３においては風力分別が行なわ
れ、プラスチックフィルムが取除かれ、このプラスチッ
クフィルムは焼却炉に送られ焼却される。

次に堆肥化物原料は乾燥工程に導かれる。

乾燥作業の熱源としては焼却炉における焼却熱が利用さ
れ、平均含水率を５０％以下５％以上（好ましくは３５
％以下１０％以上）に調整する。

乾燥の際発生する排ガスは焼却炉に導き燃焼用空気とし
て利用し燃焼脱臭する。

堆肥化物原料は、さらに第二次機械的分別工程の一部で
ある篩分工程７による整粒篩分作業により粗大異物が除
かれて５〜１５間程度に整粒されて後静電分別工程４に
送られる。

この状態では、含水率及び粒径共に静電分別が可能な範
囲に調整されているので、静電分別機によってほぼ完全
にガラス・陶磁器・硬質プラスチック等の脆性非堆肥化
物を除去して、純度の極めて高い精製堆肥を分別するこ
とができる。

尚、静電分別機は第６図に示すようにコロナ電界と静電
界とを併有する公知の複合型円筒式を用いてよい。

即ち、コンベア１９を経て接地回転円筒２０に落下した
堆肥化物原料はコロナ電界を通過したのち、さらに静電
界を通って、導電性の堆肥化物Ｂと絶縁性の脆性非堆肥
化物０群とに図のように夫々分別される。

２１はブラシ、２２はコロナ放電極、２３は堆肥化物ホ
ッパ、２４は異物ホッパである。

静電分別工程４としては上記の複合型円筒式のほか、純
静電型円筒式、コロナ放電型円筒式、水平電界中を落下
せしめる方式、摩擦帯電式など、公知ノ種々の方式を用
いることができる。

金属類は発酵工程２よりも前にて除去すれば、発酵工程
２におい電電金属が溶出することを防ぐことができる。

磁選機、反発式分別機は発酵工程２よりも後の工程に挿
入してもよく、この場合金属・ガラス・陶器などが一部
予め除かれて静電分離機の負荷を軽減せしめることがで
きる。

上記の例において、−次機械的分別工程１及び二次機械
的分別工程３（篩分工程７も含む）の位置に相当する工
程またはその一部の工程として、次の各項に示す如き工
程を適用することもできる。

しかして第一次と第二次の位置に同じ工程が適用される
場合もあり、また異なる工程がそれぞれ適用される場合
もある。

（ａ） 機械的分別工程（Ｍと記す）のみ（破砕工程
を含まない）。

機械的分別工程Ｍとしては、振動式篩分、トロンメル式
篩分、反発式分別、風力分別などが選ばれる。

本実施例のプロセスに入る前に既に十分に破砕されてい
れば、本プロセスでは破砕は必ずしも行なわなくてよい
。

又第一次で十分破砕されれば第二次で破砕が不必要とな
る場合もある。

ただし第二次で篩分整粒な行なう。（ｂ） 機械的分
別工程Ｍに破砕工程（Ｓと記す）が付随し、かつＳとＭ
とが別個の工程でＳ、Ｍの順に直列に接続されて形成さ
れた（Ｓ＋Ｍ）なる破砕・分別工程。

この破砕工程Ｓとしては・・ンマーミル式、シュレッダ
一式、トロンメル式などの方式のものが選ばれる。

（ｅ） 機械的分別工程Ｍに破砕工程Ｓが付随し、か
つＳとＭとが同一の装置の中で同時に行なわれる（ＳＭ
）なる破砕分別一体工程。

この装置としては、例えば第７図に示す如き破砕・篩分
機としての選択破砕分別機を用いることができる。

これは駆動装置１７によって回転する円筒スクリーン１
５とこの中で駆動装置１８によって円筒と異なる速度で
回転する掻板１６とを備え、原料を軸方向に送って破砕
と篩分とを繰り返して一体的に行う方式であって、本機
により非脆性非堆肥化物Ａと（Ｂ十Ｃ）とは容易に粗選
される。

ここにＢは堆肥化物、Ｃは脆性非堆肥化物である。

なお掻板１６を備えない形式の破砕・篩分機を用いるこ
ともできるが、掻板１６を有するものの方が破砕作用、
篩分作用がじん速かつ確実である。

乾燥工程は発酵工程よりも前に置いても、後に置いても
あるいは、両方に置いてもよい。

非脆性非堆肥化物の焼却熱利用の形態としては、（イ）
焼却炉に廃熱ボイラを設けて、生成蒸気を乾燥工程の熱
源とする形態、（→焼却炉廃ガスと熱交した高温空気を
熱源とする形態、（ハ）或いは焼却炉が部分燃焼方式ま
たは二搭循環方式の熱分解装置であり、その燃焼廃ガス
・生成油・生成ガス等を熱源とする形態などがある。

この場合発酵槽から放出される臭気を伴った発酵ガス、
乾燥工程における乾燥排ガス等は焼却炉の燃焼用空気と
して利用し、燃焼脱臭することが公害対策上および経済
上望ましい。

上記の実施例は以上の如く構成されているので次の様な
効果をもたらす。

（１）非脆性非堆肥化物の焼却廃熱を利用して、堆肥含
水率の調整を行なうので、エネルギーオリ周上経済性が
高い。

（２）非脆性非堆肥化物の処分も併せ行なえるので、ゴ
□Ｍシステムとして優れている。

埋立を要する最終残渣が非常に少ない。

ガラス・陶磁器と焼却灰のみ。

（３）発酵ガス、乾燥排ガスの脱臭処理も行なえるので
、二次公害対策が万全である。

（４）発酵工程の前に破砕−篩分工程を設けこの工程で
非脆性非堆肥化物の殆ど（巷に嵩比重の小さい軟質プラ
スチック類を殆ど）を除去するので、発酵槽へ送られる
堆肥化原料の容積がｉ〜＋となり発酵槽以降の装置の処
理能力が２〜３倍に増大する。

（５）発酵工程の前に反発式分別工程を設は比較的ね径
の大きいガラス・陶磁器を事前に除去し、これにより発
酵工程における攪拌切返し作用でガラスが微細化し、静
電分別工程の負荷が増えるのを未然に防止しているので
良質な堆肥が得られる。

同様に発酵工程の前に磁選機を設ける等、発酵中の酸性
雰囲気にさらされる以前べ可及的に異物を除去し、重金
属類の溶出を防ぎ良質な堆肥を得られる。

（６）発酵工程後乾燥工程の前に風力分別工程を設はプ
ラスチックフィルムの小片を除去している。

発酵工程前では堆肥原料の含水率は６０〜７０％ありフ
ィルム類は湿潤した原料に付着し易く、また原料白身が
装置内壁に付着するなど風力分別の効率が悪い。

また乾燥工程の後では堆肥の含水率は１０〜３５％に調
整され比重が小さくなるので、フィルム類との嵩比重と
近接し分別効率が下がる。

発酵工程と乾燥工程の間、即ち堆肥の含水率が４０〜５
０％の範囲にあると堆肥が装置内壁に付着することもな
く、堆肥とフィルム類との比重差も適度に保たれている
ので効果的なフィルムの分別が可能となる。

縦型（ジグザグ式）の風力分別機で堆肥を下方にフィル
ム類を上方に分別する。

（７） 静電分別工程の前に第二次機械的分別工程と
して篩分工程を設けて、（場合により破砕を伴なっても
よい）静電分別される堆肥や異物を整粒し、静電分別効
率を上昇せしめている。

（８）以上の諸効果により、都市ごみを原料とする堆肥
としては、画期的な上品質なものが得られる。

本発明により、第−次及び第二次の機械的分別工程が備
えられ、第一次により堆肥化に適さない物質がかなり除
去されるので発酵槽が小さくて済み、異物が少なくなる
ので攪拌操作が少なくて済み、第二次においては、第一
次で大きなものが除去されているので分別が容易であり
、若し第一次のみであると整粒が不充分であり、又、若
し第二次のみであると処理能力が小さ過ぎるのを、第一
次、第二次併用したことにより整粒が良好に行なわれ、
次の静電分別工程に適する粒度が容易に得られ静電分別
精度及び分別能力を上げることができる都市ごみ堆肥の
精製方法を提供することができ、実用上極めて犬なる効
果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に関するものであり、第１図は実
験結果を示すグラフ、第２図は実験装置の説明図、第３
図は実験結果を示すグラフ、第４図は作動説明図、第５
図は実施例のフローシート、第６図は静電分別機の説明
図、第７図は破砕、篩分機の説明図である。 １・・・・・・−次機械的分別工程、２・・・・・・発
酵工程、３・・・・・・二次機械的分別工程、４・・・
・・・静電分別工程、５・・・・・・焼却工程、６・・
・・・・乾燥工程、７・・・・・・篩分工程、８・・・
・・・原料、９・・・・・・振動板、１０・・・・・・
高電圧極、１１・・・・・・接地極、１２・・・・・・
仕切り、１３・・・・・・堆肥化物、１４・・・・・・
非堆肥化物、１５・・・・・・円筒スクリーン、１６・
・・・・・掻板、１７，１８・・・・・・駆動装置、１
９・・・・・・コンベア、２０・・・・・・接地回転円
筒、２１・・・・・・ブラシ、２２・・・・・・コロナ
放電極、２３・・・・・・堆肥化物ホッパ、２４・・・
・・・異物ホッパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 都市ごみから、第一次機械的分別工程により軟質プ
   ラスチック類、金属、布などの非脆性非堆肥化物を除去
   し、その後に堆肥化発酵工程により堆肥化を行ない、そ
   の後に乾燥工程により含水率を４０％以下１０％以上に
   調整し、その後第二次機械的分別工程により粗大異物を
   除去し、そのふるい下の成分を静電分別工程によって、
   ガラス、陶磁器、硬質プラスチックなどの脆性非堆肥化
   物を除去して精製堆肥を得ることを特徴とする都市ごみ
   堆肥の精製方法。 ２ 前記第二次機械的分別工程が孔径５ないし１５１！
   ｍｍのスクリーンを用いる特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ 都市ごみから、第一次機械的分別工程により軟質プ
   ラスチック類、金属、布などの非脆性非堆肥化物を除去
   し、その後に堆肥化発酵工程により堆肥化を行ない、そ
   の後に乾燥工程により含水率を４０％以下１０％以上に
   調整し、その後第二次機械的分別工程により粗大異物を
   除去し、そのふるい下の成分を静電分別工程によって、
   ガラス、陶磁器、硬質プラスチックなどの脆性非堆肥化
   物を除去して精製堆肥を得るようにし、前記乾燥工程が
   前記非脆性非堆肥化物を燃焼せしめた燃焼熱を利用して
   乾燥を行なうことを特徴とする都市ごみ堆肥の精製方法
   。