JPS6033282A - 汚泥堆肥化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に汚泥堆肥化方法に係り−ｌ痔に都市下水処理過
程やし尿処理過程から発生する汚泥等の微生物分解可能
な有機物を含む汚泥状物質を処理する方法である。

従来より、都市下水処理過程より発生する汚泥やし尿処
理過程より発生する汚泥等の処理に関して様々な方法が
提案され、実施されてきているが、それらの中で必要エ
ネルギー量の最も少ない方法として汚泥を微生物作用に
よって堆肥状物質に変換するいわゆる堆肥化方法もしく
は発酵方法と称される方法が注目されている。

この方法の基本的考え方は、被処理物を好ましい含水率
に調節した後、空気によく接触するようにし、いわゆる
好気性状態に保持し、この時好気性微生物が大量に増殖
かつ活動することを利用して、汚泥を化学的、生物化学
的により安定した低臭気性のいわゆる堆肥に変換するも
のである。

しかるに従来より行なわれてきた堆肥化方法にはそれら
′ｔ−実施検討してみると、好気性微生物反応開始にい
たるまでの時間が長く、或はその反応途中でその反応が
停止してしまうなどの様々な欠点が存在している。

このような点を考慮して本発明は、汚泥状物質を短時間
に堆肥状物質に変換するための効果的な方法全提供する
ものである。

即ち本発明は、微生物分解可能な有機物を含む各種汚泥
状物質を好気性微生物を主とする微生物の活動によって
堆肥状物質に変換するもので、前気汚泥状物質を収容す
る反応槽に空気もしくは酸素、もしくは酸素を含む気体
全導入し、前記気体の温度、湿度、流量、流速、気圧及
び導入時間等の状態要素の内の少くとも一つを制御する
ことにより前記汚泥状物質を処理することを特徴とする
ものである。

次に本発明を図の実施例に従って詳細忙説明する。

第１図は本発明の１基本的実施態様の概略構成５！２ｔ
−示すフローシートで、１は各種汚泥状物質である被処
理物で１反応［２の中に投入される。

又反応槽２の下部開口部よりは送風機３と加湿器５並び
に加温器６をあわせ用いて温度及び湿度について制御を
行いながら空気４を送りこむ。

この空気は更に反応槽２中の被処理物１に接触した後９
反応槽上部開口部より反応槽外へとり出され、その一部
は再び配管７′によって送風機３に戻され循環が行なわ
れる。　勿論この間常に多少の空気が外部より新たに補
充されている。

このように本発明は、被処理物１に接触するを気の温度
並びに湿度？制御するものでおって、この結果好気性微
生物反応（以下単に反応と省略］の開始にいたる時間が
短縮され、又ひとたび反応が一開始したならば好ましい
反応状Ｍｋ目標とする時間にわたって継続的に保持させ
ることができる。

本発明の第１の実際例として、都市下水の活性汚泥法に
よる処理過程から発生する汚泥を被処理物として、実験
を試みた。　被処理物としては。

フィルター、プレスによって機械的に脱水された後の汚
泥とし、約８５重量−の含水率を持っていた。　この含
水率を低下させるために、含水率１０重量％の粉末状堆
肥全混合し、含水率を５５重量％とした混合物ｋ　ｌａ
６　＠ａに示すスクリュ一式プレスを使って直径３０ｍ
ｍｗ長さ１００ｍｍの丸棒状に成形した後、この丸棒状
彼処−履物ｔ−１ｇ２図に示すように直径１ｍ、高さ５
ｍの円柱状の反応４Ｗ２に投入した。　反応＠２の下部
には開口部２ａがあ！ｌ１％この開口部２ａＫは配管７
が接続していて主送風機からの空気を７１０湿器５並び
に加温器６金介して反応槽２内に送りこむ。　又反応４
１１２の上部にも開口部２ｂがあり、それに接続した配
管７′によって反応槽からの排気の一部は主送風機６の
吸い込み口へ還流され、残りはパルプ８ａによって調節
されながら外部へ排出される。　又別の副送風機３′を
用いて外気が主送風機３の吸い込み口へ送りこまれる◎ 尚反応槽２内金通過する空気中の酸素は微生物反応によ
って消費されて減少するので、これを補充すふ會めにａ
ｌ送！榊３′を用りで新鋭外汎姐を送り込むのである。

　又反応１１２には上部に被処理物投入口９ａ、下部に
被処理物取出し口９ｂがあり。

それぞれに７タ９ａ’、９ｂ’ｌ設けることにより反応
槽内の気密性を保つようにしている。

このようにして１反応槽２に流入する際の空気の温度ｔ
−４０℃、相対湿度′に１００％に保ったところ、装置
の運転開始後すぐに被処理物の温度は上昇しはじめ、約
５ＦＩ＃間後には流入空気温度と同一の４０℃に達した
後引続いて急速に上昇ｔ−続け。

更に約１２時間後には６５℃に達した。　そのまま更Ｖ
Ｃ，ｉａｓ時間にわたって装置の運転を続けたが、その
間被処理物は６０℃〜６５℃の間の高温を保持し続けた
。　運転開始後１００　時間の時点で装置の運転つまり
送風を停止し、被処理物を反応槽より取出したところ、
黒歇色、低臭性の良好な堆肥に変化していた。　但し、
この場合被処理物の温度が４０℃に達した後、加温器６
の運転は停止せしめてみた。

次に第１の比較例として前述の第１の実際例と同−の被
処理物全同様に処理し、含水率５５重量％の丸棒状に成
形した後、第２図の実際例で用いたものと全く同一の装
置を用い、但し反応槽２の上部投入口９ａのフタ９ａ’
と下部取り出し口９ｂのフタ９ｂ’を開け、主送風機６
と副送風機３′は運転せず、従って外気全率なる自然通
風によって反応槽の下部より送りこみ、上部から排出さ
れるようにしたが、このときの外気温度は平均１５℃。

相対温度は平均４０チであった。　この場合、被処理物
全反応槽に投入した後、あきらかな温度上昇がみとめら
れるまでに約４８時間を必要とした。

又被処理物の温度が前述と同じ程度の高温に達するには
更に約２４時間が必要であった。　そのまま放置したと
ころ６０℃に達した後約１２時間後には被処理物の温度
は降下しはじめ１反応はあきらかに鈍化した。

更に第２の比較例として前述の第１の比較例と同じに被
処理物投入後１００　時間の時点において被処理物を反
応槽より取り出したが、これはいまだに未発酵の部分が
多く含まれ、悪臭をともなう不完全な堆肥であった。

第３図は本発明の第２図の実際例と前述のＭｌの比較例
の場合の被処理物の温度の時間に対する変化の特性曲線
を示し、夫々１０ａ、１０ｂ　のようになり、本発明の
実際例では慣用技術の比較例に対して反応開始がはやい
こと並びに良好な反応状態を長く保持することが明確に
表現されている。

すなわち１本発明の実際例で被処理物の温度上昇が急速
に行なわれたのは、その最初期は加温された空気による
単なる刀口温効果によるものであるが、その結果好気性
微生物反応は急速に開始し、その反応による自己発生熱
によって被処理物の温度は更に上昇をつづけ、６５℃の
高温に達したものである。

又本発明の第１の実際例においては、反応槽に送りとま
れる空気が常に相対湿度１０ロチであり、従って被処理
物からの蒸発による水分損失がなかったので、良好な反
応状態が長時間保持された。

一方第１の比較例においては、被処理物艦度が低かった
ために好気性微生物反応は緩慢であｐ、その熱が蓄積し
て明らかな昇温を開始するには４８時間の長時間が必要
であった。　又昇温開始と同時に蒸発による被処理物か
らの水分の損失が進行し、反応に適正な含水率が短時間
しか維持されなかったためにすぐに被処理物の温度は降
下した。

尚本発明の第１の実際例においては、前述のように被処
理、物の汚泥を反応槽に投入するに先立って丸棒状に造
粒したが、勿論この粒の形状や大きさに制限はなく、丸
棒状の他に球型、亜球屋等として用いることができる。

　又造粒の方法にも制限はなく、転勤造粒法、押し出し
造粒法、圧縮造粒法、破砕造粒法等が用いられるが、そ
れらの中で本発明に最も効果的に利用され得る方法は押
し出し造粒法、圧縮造粒法及び破砕造粒法である。

これらの具体的手法を例示するならば、押し出し造粒法
の代表的例は第６図ａに示すスクリュ一式プレスを用い
るものであり、図で被処理物１はケーシング２２内で回
転する螺旋羽根ヲ持ったスクリュー２１によって押し型
１３に押しつけられ。

押し屋にあけられた穴１３′から押し出されて造゛粒さ
れる。　この場合は丸棒状に成型され、その丸棒は押し
型の外側にそって回転する回転刃（図中省略）によって
切断される。　押し出し造粒法の別の具体的手法として
は、第６図すにラム式プレスを用いる方法がある。　同
図において被処理物１はケーシング２２′の中でラム１
８によって押し型１７に押し付けられ、押し型の穴１７
′から押し出されて造粒される。

れ、回転しながら移動するロー２１５によって下方向へ
押し付けられ、板１４にあけられた穴１４′から押し出
されて造粒されるのである。　このように押し出し造粒
法と扛要するに被処理物を加圧して押し型の穴から押し
出すことによって造粒する手法の総称であり、その具体
的方法はここに述べたものに限定されない。　又圧縮造
粒法とは、第６図ｄに示す如く、被処理物１を互に接し
て回転する２本もしくはそれ以上のローラー１６．１６
’の間へ圧入し、それらの目−ラー１６．１６’の表面
にはくぼみ１６ａ、　１６’ａが設けられていて、被処
理物はそのくぼみの中で圧縮されて造粒される手法であ
る。　このときくぼみの形状や大きさを変えることによ
って造粒後の成形体の−大きさや型状は任意に変化でき
１球型、亜球型の他に自由な型状や大きさが得られる。

　又板状や波板状等に成形することもできる。　又回転
ローラーは用いず２枚もしくはそれ以上の板の間で圧縮
する方法もある。

更に、破砕造粒法とは、第６図ｅに示す如く。

被処理物１全回転する２本のローラー１９．１９’の間
で圧縮して板状にした後に破砕機２０で破砕する方法で
ある。

尚第２図の実際例で用いた手法のように、被処理物を反
応槽に投入する以前にあらかじめ造粒しておくと、反応
槽内ヲ窒気もしくは酸素もしくは酸素を含む気体が通過
する際の抵抗が少なく、従って本発明の実施が容易にな
り、又その効果も大きくなる。

次に本発明の第２の実際例について説明する。

この場合は、被処理物としては先の第１の実際例と同じ
脱水後の汚泥であるが、この場合はこれを含水率の調節
全行わずに含水率８５重量％の′ｉまで処理した。　但
し、この含水率では先の実施例のごとく丸棒状に成形す
ることは不可能であったので、第４図ａ、ｂの側断面図
、斜面図に示す多面や底部には多数の小さな穴１１′が
設けられており、下から送りこまれる空気４はこの穴１
１′ヲ通って被処理物１中を通過した。　この多孔板１
１全第５図のごとく反応槽３の中に多数積み重ねた。

この場合、被処理物の含水率をまず好気性微生物反応に
適正な約６０重量％まで低下させる必要があるため邑初
の５時間は乾燥のみを行なわせることにし、加湿器６は
動作せず、加温器５のみ動作させ、又排気側のパルプ８
ａ並びに外気導入パルプ８ｃを全開にし、還流路に設け
たパルプ８ｂは閉じて主送風＊３ｔ−運転し、全ての排
気が外部へ流出するようにした。

しかる後、パルプ８ａが多少間いた状態になるまで閉じ
、パルプ８ｂｉ全開にし一外気導入バルブ８０合やや閉
じ、更に加湿器６も運転して６０時間の間好気性微生物
反応状ｍｔ保持させた。

その後被処理物を取り出したところ良好な堆肥に変化し
ていた。

同第２の実際例において用いた多孔板の形状としては、
いかなるものでも可で、単なる平面板に穴をあけたもの
でもあるいは波状の板に穴やスリット等をあけたもので
も可である。

本発明の第３の実際例として第７図ａ＋ｂを示す。　こ
の場合反応槽２の内部に縦に多数配列した中空丸棒１９
の夫々側方に多数の穴１９’′ｔ−あけ排水管１９ｂ　
とに接続するようにして夫々空気が連通ずるように結合
して、更に送排用配管７．７′と第２図のようにつなぎ
、被処理物１はこれら縦横多数の管が埋設するように反
応槽内に収容される。　この場合、更に第２の実際例と
同様に加温並びに加湿された空気４ｆ：配管７をへて送
りこみ管１９ａ　中空丸棒１９より反応構内に送りこみ
、更に多数の中空丸棒１９の穴１９′より反応槽２内に
排出されて被処理物中を通って再び排出用管１９ｂにつ
ながる中空丸ｄ　ｔ）上方の排出用管１９ｂ＾ 全へて配管７′に集められ１反応槽外へ排出される。

この場合の実際例で用いられた被処理物はｊｇｌの実施
例と同一の都市下水処理過程から発生する汚泥を脱水し
たもので、含水率を６０重′ｘｋチに調節して良好な堆
肥状物質が得られた。

尚この場合の実際例において一中を丸棒に多数の穴’に
６けて用いるが、中を丸棒の代りに中空の板状体を用い
てこれに多数の穴を設けて使用してもよい。　或は第７
図すのように、送り込み管１９ａに接続する中を丸棒１
９には全周にわたり多してもよい。

又第７図Ｃに示すように、排出用管１９ｂ　と送り込み
管１９ａ　をそれぞれ中空丸棒に多数の穴をあけたもの
全作り、どちらも反応格の上側に設けて被処理物１中へ
挿入することもできるが、この場合図では省略しである
が、容管１９ａ、１９ｂ　の外側にスクリューもしくは
オーガーの螺旋状ドリル全般け、これを回転させなから
管１’９ａ、１９ｂを被処理物中に挿入すると、容易に
挿入ができる。

又反応中もこのドリル全運転すれば被処理物全攪拌する
ことができる。

又第６図Ｃとは逆に管１９ａ、１９ｂ　ｆ（反応槽の下
側から反応槽中に挿入することもでき、この場合は管１
９ａ、１９ｂ　は固定したままで反応槽上部から被処理
物を投入し、反応終了後反応槽下部から被処理物をとり
だすことができる。　又本発明を用いれば、被処理物の
好気性微生物反応によって発生する熱エネルギーを利用
可能なエネルギーに変換することができる。　例えば第
２因における排気用の配管７′に第８図のように熱交換
機２１を接続して、水等の熱媒体を加温すれば温水が得
られ、これは暖房や他の類似の反応槽の加温、あるいは
汚泥消化槽（嫌気性メタン発酵槽）の加温等に用いるこ
とができる。

或は第２図における排気パルプ８ａｖｉ−開いて。

この排気を第２図と類似の他の反応槽の下部送風口へ導
けば、その反応槽内の被処理物ｔ−加温することができ
、その反応槽内における好気性微生物反応の開始はやめ
ることができる。　又第８図における排気用の配管７′
に熱交換機２１を接続し、これによって新鮮外気もしく
は酸素を含む気体４をガロ熱し、その加熱された気体を
加湿し、もしくは加湿することなしに反応槽２の下部へ
導くこともできる。

以上の実際例に述べたように１本発明は汚泥状物質を短
時間に堆肥状物質に変換する極めて有効な方法奮提供す
るものである。

尚本発明のこれまでの実際例では、空気もしくは外気を
温度並びに湿度制御する場合について述べたが、空気も
しくは外気のかわりに、もしくはそれらに混合して酸素
もしくは酸素を含む気体を用い、これ全反応槽へ注入す
ることもできる。

又これら各種気体の温度並びに湿度の制御は、温度並び
に湿度のどちらか一方もしくは両方を同時に行なうこと
ができ、又制御としても加温もしくは加湿のいずれを先
にしても支持はない。　又反応中の一部の時間において
のみ制御全行ない他の時間は制御を行なわないこともあ
りうる。

又外気温度や外気の湿度が反応に適当な場合は全、く制
御を行わないこともある。　加湿のがわりに被処理物に
対して水又は水を含む液体全散布もしくは注入すること
もめジうる。

被加工物としては、下水或はし尿の処理過程から発生す
る汚泥に限られず、生し尿の他に家畜や動物のふん尿、
あるいはそれらの処理過程から発生する汚泥、あるいは
屠殺場１食品加工工場９食肉加工工場等の各種生産施設
から発生する汚泥など、およそあらゆる有機物を含む汚
泥状物質が含まれる。　加湿器、加温器、送風機の方式
、屋式や形状にも制限はない。　又加湿器は除湿器、加
温器は冷却機、送風機は吸風機によって代替されたり併
用したりして用いることもある。

又本発明では反応槽に流入する空気もしくは酸素或は酸
素金倉む気体の温度ならひに湿度の両状態要素の内の少
くとも１つ、場合によっては２つ同時に制御することが
主として行なわれるが、他にこれら反応槽に流入する気
体の流蓋、流速、気圧及び流入時間等の状態要素を制御
の対象とすることもできる。

本発明において用いることのできる反応槽の構造は限定
されず、第１．第２．第３の実際例で示したものの他に
、ロータリーキルン式、ウィンドロ一式、野積み式、エ
レベータ式、オーガ一式。

多段式（トーマス、ダイジェスタ−）等各種のものがあ
る。

尚本発明によって堆肥化の終了した被処理物を乾燥させ
る必要がしばしばあるが、その際に本発明の方法は有効
であり、被処理物全反応槽内に保持したまま送風機と加
湿器を運転し、加湿器の運転は停止し、外気全加熱して
から多値に反応槽内に注入し、その’［循環せずに外部
に排出させるようにすれば被処理物を容易に乾燥させる
ことができる。

或は好気性微生物反応槽とは別に乾燥専用の装置を設け
てもよく、ロータリーキルン式、ベルト式、野積み式等
のいろいろな乾燥装置が利用できる。　又乾燥に必要な
エネルギー量が最も少ない方法としては、改良されたス
クリュープレス式の押し出し造粒機や、改良された圧縮
造粒機を用いる方法があり、通常の押し出し圧力や圧縮
圧力よりはるかに大きい圧力ｔ−ｍえることによって、
被処理物を機械的に脱水し、乾燥状態にすることがで、
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の詳細な説明するためのもので。 第１図は本発明の１基本的な実施態様にともなう概略構
成図を示す７０−シート、第２図は本発明の第１の実際
例における概略構成図を示す７０−シート、第３図は第
１の実、際物と比較例における時間に対する被処理物温
度特性曲線図、第４図ａ。 ′シ ｂは本発明の第２の実際例に用いる多孔板の断面図、斜
面図である。　第５図は第２の実際例の概略構成図であ
るフローシート、第６図ａ、ｂ、ｃ。 ｄ、ｅは被処理物を造粒する際圧用いる夫々異る造粒機
の簡略図、第７図ａ、ｂ、ｃは第３の実際例で用いる反
応槽内の管の夫々異る構成断面図。 第８図は第２図の７０−シートの一部に熱交換器を用い
た場合の概略図である。 図で１は汚泥物質の被処理物、２は反応槽、５は送風機
、４は空気、５は加湿器、６は加温器、７゜７′に配管
、ｓａはバルブ、９ａ＋９’ａは蓋。 第１図 第２図 第３図 ８号　間 第４α図 第４ｂ図 第５図 第６α図 第６ｂ図 第６Ｃ図 ◆ 第６ｄ図 第６ｅ図 　０ ｅ　θ２ 第７Ｃ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　微生物分解可能な有機物を含む各種汚泥状物質
   全好気性微生物を主とする微生物の活動によって堆肥状
   物質に変換するもので、前記汚泥状物質全収容する反応
   槽に空気若しくは酸素、もしくは酸素を含む気体を導入
   し、前記気体の温度、湿度。 流量、流速、気圧及び導入時間等の状態要素の内の少く
   とも一つを制御することにより前記汚泥状物質全処理す
   ることを特徴とする汚泥堆肥化方法。 （２）　汚泥状物質をあらかじめ機械的手段などを用い
   て丸棒状１球状等の各種形状に成形もしくは造粒した後
   反応槽に収容し、反応処理せしむることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の汚泥堆肥化方法。