JPH07144989A - 有機系廃棄物の堆肥化方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 含水率を50〜65％に調整した有機系廃棄物を
粉末状に砕いた後、通気性の良好な発酵容器内に収納
し、該発酵容器の周囲温度を30〜40℃とすることを特徴
とする有機系廃棄物の堆肥化方法。 【効果】 簡単な設備で多量の有機系廃棄物を短時間に
高品質の堆肥とすることができ廃棄物の処分や再利用上
有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機系廃棄物を堆肥化す
る方法とその装置に関し、本発明によれば下水道汚泥
（脱水ケーキ）、生ごみ、食品加工残さ、牛、馬等家畜
糞尿、養鶏の糞、農業系廃棄物、浄化槽汚泥、湖沼、河
川等の沈殿汚泥、その他の有機系廃棄物を短期間に堆肥
化して再生利用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】有機系の一般又は産業廃棄物の再生利用
技術は乾燥、脱水、焼却の３方法に分類できる。このう
ち焼却し無機質の灰を作りそれでレンガや路盤材を作る
技術は本発明に関わらないので省略し、乾燥あるいは脱
水を経て堆肥を得、最終的に土壌に還元するものについ
て説明する。

【０００３】この乾燥、脱水方法には以下のようなもの
がある。 （ア）天日の利用と切り返しによる自然乾燥、脱水。 （イ）強制的に熱を加えるものと、化学変化（石灰と水
の結合による加水分解）時に発生する熱を利用する乾
燥、脱水。 （ウ）アとイの二つを部分的に組み合わせたもの。 これらの方法は現在わが国で行われている代表的技術で
あるが、その共通するところは「堆積」と「切り返し」
を一定の間隔で繰り返し行わなければ技術的に成立たな
いことにある。

【０００４】この「堆積」と「切り返し」の期間につい
ては確定した技術はなくまちまちである。短いものでは
７日、長いほうでは60日とも言われているが、長ければ
長いほうがよいというのが一般的見解として認められて
いる。そもそもこの「堆積」と「切り返し」は古くから
広く行われてきた堆肥づくりの方法であって、その技術
の基本は農業生産サイクルに合わせて経験則を積み上げ
てきたものである。

【０００５】ところが現在多量に排出される有機系の廃
棄物を堆肥化して再利用する場合、上記従来の方法では
時間がかかり過ぎるという欠点があった。そこで前処理
を施し、二次処理として堆積、切り返しを行う方法も開
発されているが、それに要する全期間を比べると露天に
積み上げ、天日利用による自然乾燥と変わるところがな
く、実用方法として普及することができずにいる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこれら問題点に
鑑み種々検討して、有機系廃棄物の堆肥化の期間を大幅
に短縮できる方法と装置を開発したものである。

【０００７】即ち本発明の堆肥化方法は、含水率を50〜
65％に調整した有機系廃棄物を粉末状、特に粒径１〜５
mmの粉末状に砕いた後、通気性の良好な発酵容器内に収
納し、該発酵容器の周囲温度を30〜40℃とすることを特
徴とするものであり、含水率50〜65％に調整した有機系
廃棄物を無加圧下に微細切断することにより粒径１〜５
mmに砕くのは有効である。

【０００８】また本発明装置は、含水率を50〜65％に調
整した有機系廃棄物を粉末状、特に粒径１〜５mmの粉末
状に砕いて廃棄物原料とする回転カッターを開放した先
端面に取り付けたスクリュー式コンベア装置と、粉末状
に砕かれた廃棄物原料を収納する通気性の良好な外枠板
からなる発酵容器と、又はさらに該発酵容器の周囲を覆
い頂部に排気口を有する透光性カバー、遮光性カバー又
は断熱カバーの１種以上の被覆カバーとからなることを
特徴とするものであり、この際発酵容器の内部に、上下
に貫通する空隙を通気性の良好な外枠板で形成するのは
良好であり、また通気性の良好な外枠板としてアルミニ
ウム板、ステンレス板、プラスチック板等に多数の孔を
穿設したもの、又はこれら材質からなるネットを用いる
のは効果がある。さらに予め含水率を50〜65％に調整し
た有機系廃棄物に対しては１軸又は２軸スクリュー式コ
ンベア装置を用いるとよく、また含水率調整前の有機系
廃棄物に対しては該廃棄物と含水率調整材とを同時に投
入してこれらを混合する２軸スクリュー式コンベア装置
を用いるのがよい。

【０００９】

【作用】好気性微生物の活動は活性の高さからくる効率
性、発酵過程での低公害を特徴としていることは広く知
られている。従って多方面で有機性物質の分解、発酵に
有効な手段として広く活用されている。本発明はこうし
た好気性発酵の特徴に着目し、なかでも有機質の分解過
程で発生する熱に着目し、これと、天日熱とを組合わせ
ることによって有機系廃棄物の均質な発酵を得たもので
ある。

【００１０】好気性とは嫌気性との対比において酸素が
存在していることと一般的には解されているが、好気性
発酵時における酸素の消費量に関する文献はそれほど多
くない。その原因は数値を得るための実験が一般性を持
たないことにあると思われるが、僅かに、下水道汚泥の
発酵実験において酸素消費量３％、発生炭酸ガス量３％
といった数値がある。しかし本発明における数値と比べ
ると、この数値は高すぎる。もちろん実験方法に違いは
あるのだから成否の判断は早計にはできないにしても、
実用的な発酵システムを展望するかぎりは１％を下回る
数値に信頼を置くべきである。

【００１１】発酵はある意味では微生物の培養工程と考
えることができるが、その内容は億の単位で存在する微
生物の中から発酵の目的に適い、かつ、最も活発に働く
微生物のみを対象にした排他的培養ということである。
ここで注意しておくことは効率的に発酵を行うには微生
物の種類を特定することではなくて、有効に働く微生物
群の求めている条件を整えることである。

【００１２】その条件の第一は先程も述べたように発酵
に必要な酸素量であるが、これは大気中に存在する酸素
量で過不足なく十分であり、消費量も数値としては取る
に足らぬ量である。この条件を前提に、自然大気をいか
なる方法でまんべんなく原料に供給するのかが発明の要
となる。

【００１３】本発明は発酵過程においてこのような条件
が容易に得られるものであり、有機系廃棄物を含水率50
〜65％に調整し、これを粒径１〜５mmのパン粉状の粉末
に砕いて廃棄物原料とし、これらを通気性に優れた容器
に収納し、この容器を温度30〜40℃に保持しておくもの
である。

【００１４】このような廃棄物原料を上記の状態に保持
すると原料である粉末状の廃棄物は、外気に曝されてい
る部分から好気性微生物により好気性発酵が開始する。
本発明容器内での発酵の仕組みは、容器が所定の温度に
達し、該容器の表面部で対流が始まると、温度と流速に
よって原料表面の水分が蒸発する。この対流を繰り返す
うちに原料の水分と温度が発酵条件を満たす状態にな
る。しかし、原料の含水率が65％を越えていると発酵を
始める前に表面にカビが発生してしまい原料内部への空
気の侵入を妨げるためカビの発生した部分の内側に嫌気
性の発酵が起きてしまう。

【００１５】好気性発酵が始まると空気に直接触れてい
る部分から蜘蛛の巣あるいは海綿状の隙間が生じ、原料
内部には無数の気孔が形成される。この気孔が連なって
トンネルができ容器外の空気が原料内部で連絡する。こ
の気孔のトンネルは柔らかく、もろいものなので強制的
送風や攪拌は避け、空気の供給はあくまでも容器の周囲
で起こる対流のみにとどめるようにする。

【００１６】そしてこのようにして発酵が進む過程でア
ンモニア、メルカブタン、メタン等の悪臭物質と硫化水
素などの有害物質は大気中に蒸散する。

【００１７】やがて、容器内の原料の温度は60℃以上に
達するが、この温度を発酵終了の目安とする。発酵の状
態にもよるがこの温度に達した後は２時間から３時間ほ
どで急速に温度は下がる。この際下がり方が遅い場合は
発酵が十分に行われていないと考えるべきである。なお
人間の視覚で発酵を確認する方法もある。

【００１８】所期の発酵が終わると原料に含まれていた
水は蒸発し、固型有機物は分解され炭酸ガスと水となっ
て失われるため容器内原料に「ちぢみ」という現象が生
じる。つまり、原料の体積が減る現象のことである。

【００１９】本発明によれば上記のような発酵の条件が
簡単且つ低コストに得られる。即ち発酵容器の外枠板に
は通気性の良好な孔明き板、もしくはネットであって耐
久性、耐食性に優れる材質のものを用い、又はさらに該
容器の周囲温度を均一にし、且つ該容器周囲の空気の自
然対流を得るために該容器をカバーで覆った。なお適切
な温度条件を得る方法としては、発酵容器自体を加熱及
び冷却装置による自動温調設備のある建物内に設置する
方法もあるが、本発明では主として太陽熱を効率良く利
用している。

【００２０】即ち外気温が低い特に冬期においては、個
々の発酵容器を透明ビニールカバーで覆ったり、該容器
を多数扱うときにはそれらをビニールハウス内に収容し
ても良い。いずれにしても透光性カバーで吹き曝しの低
温外気から隔離することで好気性発酵を開始し、その発
酵熱が内部に伝わり、内部も適当な温度条件となる。と
ころが短時間に高温にしてしまうと空気に触れている外
側部分が先に乾燥してしまい芯の部分への空気の流れを
妨げてしまう。その状態になるのを防ぐために必要な温
度を獲得した後は、今度は太陽熱を遮断すべくビニール
ハウスでは遮光カバー、個々の乾燥容器では断熱袋をか
ぶせるとよい。

【００２１】他方外気温の高い特に夏期においては発酵
熱だけで十分所定の温度に上昇するので太陽熱は不要で
ある。従って発酵容器は遮光性カバーや断熱性カバーで
覆えば該カバー内は適度な温度条件となるので連続的に
発酵が進行する。なお上記いずれのカバーにおいても密
閉する構造ではなく、カバーの下方からカバー内に自然
に取り込まれる空気が頂部の排気口に向って自然に流通
できる構造が良い。また発酵容器がそのままで適切な温
度条件等が得らる場合はこれらカバーは不要の場合もあ
る。

【００２２】以上の発酵容器は直方体形状、立方体形状
又は円筒形状等どのような形状であっても良い。また発
酵を促進させるため該容器内部に上下の外気に連通する
開放端面を有する空隙を通気性良好な板材で構成するこ
とができる。このように廃棄物原料を収納した容器内に
上下に貫通する空隙を形成すれば、外周面からばかりで
なく該空隙の壁面からも発酵が進行するので容器内の発
酵終了までの時間が短時間で済む。

【００２３】また本発明では発酵の前工程も重要であ
る。即ち上記のように最適発酵条件を得るためには容器
に収納される原料の性状は以下のように調整しておく。

【００２４】即ち原料となる有機系の廃棄物を粒径１〜
５mm程の大きさのパン粉状粉末に砕くのがよい。粒の大
小は微生物による有機物質の分解速度と密接にかかわっ
ていて、小さければ分解速度が速くなり分解熱もそれだ
け早く発生するのだから、この熱を効果的に取り込むこ
とで発酵は促進される。分解熱は空気に触れている部分
から発生し内部へ、内部へと伝導していく、その速度は
空気と粒度、含水率とにかかわっている、この内、ここ
で対象とするのは含水率調整の済んだあとの最終粒度の
ことである。なお粒度が小さすぎると密に詰りすぎて空
気の流通が悪くなる。そして粒径が１〜５mm程度であれ
ば粒度が適当に小さく、均一であり、熱伝導は良くなる
ので発酵時間の短縮に役立つが逆に粒度が大きすぎると
時間を多く必要とする。

【００２５】このような粒径のものを得るには廃棄物を
適当な大きさの塊としてこれを微細に砕けばよい。この
とき廃棄物の含水率を50〜65％としておくと均一な粒径
の粉末状の原料が得らる。そしてこのように含水率が予
め50〜65％に調整された廃棄物についてはこれを先端面
が開放し、その面で回転するカッターを備えた１軸スク
リュー式コンベアで圧力をかけずに送って先端のカッタ
ーで切断して粉末状とすればよい。また含水率調整前の
有機系廃棄物については通常含水率は75％と高い。この
ように含水率が高いと原料粉末は得られない。従って含
水率が30〜40％の既に発酵が完了した堆肥等の含水率調
整材と共に、やはり先端面が開放し、その面で回転する
カッターを備えた２軸スクリュー式コンベアで圧力をか
けないで先端まで送り、その間で混合して所定の含水率
（50〜65％）として、先端のカッターで切断して粉末状
とする。これらスクリュー式コンベアは搬送する有機系
廃棄物の塊に圧力を加える構造であってはならない。加
圧された有機系廃棄物の塊はカッターで切断されても密
な粒状であって発酵過程での効率が低下してしまう。ま
た回転カッターとしては適切な粒度のものが得られるよ
うにその回転数やカッターの刃の数等を適宜変更しても
よい。

【００２６】

【実施例】次に本発明の実施例について図面により説明
する。

【００２７】先ず有機系廃棄物を粉末状に砕いて廃棄物
原料を作るスクリュー式コンベアカッターについて説明
する。予め含水率を50〜60％に調整してある有機系廃棄
物については、これを図１に示すような１軸スクリュー
式コンベアカッターで処理する。これは先端面が開放し
たスクリュー式コンベアの該先端面から突出した回転軸
（１）に回転カッター（２）を固定し、スクリュー式コ
ンベア部（３）の上部に供給口（４）を設けたものであ
る。

【００２８】このようなコンベアカッターを用いて、含
水率調整済みの有機系廃棄物を供給口（４）から投入し
たところスクリュー式コンベア部（３）で該廃棄物は加
圧されることなく開放先端面に送られ、先端面に取り付
けられた回転カッター（２）によって微細に切断され粉
砕されてパン粉状の粒径１〜５mmの廃棄物原料が得られ
た。

【００２９】含水率の調整されていない生の有機系廃棄
物に対しては、該廃棄物と一緒に既に堆肥化が完了し含
水率が既知（30〜40％）の堆肥を含水率調整材として図
２に示す２軸スクリュー式コンベアカッターの供給口
（４）に投入する。こうすることによって２軸スクリュ
ー式コンベア部（５）で、生の含水率の高い廃棄物と含
水率の低い調整材とが適宜混合されながら先端に送られ
るので該２軸スクリュー式コンベアカッターにて含水率
の調整も実施できる。なおこの際生の有機系廃棄物と含
水率調整材との供給比は、混合した廃棄物の含水率が50
〜65％となるように決定する。

【００３０】そして上記１軸スクリュー式コンベアカッ
ターの場合と同様コンベア部（５）では加圧されずに先
端面まで送られ、回転カッター（２）（２）にて粉末状
に切断される。このときカッター（２）の先端部は回転
方向に折り曲げておくことで、先端面の切断された廃棄
物原料が四方へ飛び散るのを防ぎ、主として下方へ落下
させることができる。なお図中（６）は駆動モーターで
あり、その出力軸回転数は 430ＲＰＭ（可変）程度が良
い。また回転カッターとしては外部に別駆動源を備えた
ものであってもよく、さらにカッターは１軸に対して２
枚以上備えてもよい。

【００３１】次に上記の通り得られた粒径１〜５mmの廃
棄物原料は直ちに発酵容器に収納する。この発酵容器は
例えば図３に示すように、全面にパンチング孔を有する
ステンレス板からなる外枠板（10）で４側面と、底面と
を形成し、各側面の上端はステンレス製パイプやアング
ル材で堅牢に組み付け、このパイプ部（11）をフォーク
リフトの爪その他の器具で持ち上げ（吊り上げ）ること
により、キャスター（12）を取付けた底面部（13）と側
面部（14）とは分離できる構造である。なおこのような
発酵容器は縦方向に積み重ねる構造とすることもでき
る。

【００３２】このような発酵容器によればそのまま天日
乾燥により発酵条件が得られる場合はこれを野外に置い
ても良く、冬期の外気温が低い場合には該発酵容器を図
４に示すように骨組みをした透明ビニールシート（15）
で覆うようにする。なおこのビニールシート（15）の頂
部には発酵により発生する悪臭等を排除し、空気の流通
を良好にする排気口（16）を設ける。さらに発酵容器自
体をビニールハウス内に設置しても良い。また夏期等太
陽熱が不要の場合には図４のビニールシートに代えて発
泡プラスチック等の遮光、断熱カバーとする。

【００３３】また図３の発酵容器ではその中心部まで完
全に発酵するには多少時間がかかる。そこで図５に示す
ようにパンチング孔を有するステンレス板で、横断面が
十字形の空隙を縦方向に連続して形成できるような中仕
切板（17）を作って発酵容器（18）内に収容した。この
ような中仕切板（17）によれば発酵容器（18）内が複数
のより小さな部屋（19）に区切られ、しかも各部屋（1
9）の四方は中仕切板（17）で形成された空隙（20）に
接する面と外周面とで空気に触れているので発酵の効率
は大幅にアップする。なおこの中仕切板としては図５に
示すものの他、図６（ａ）（ｂ）の発酵容器の平面図に
示すように該容器（18）の内部に上下に貫通する空隙
（20）を形成して複数の部屋（19）に分けられるもので
あればどのような形状であってもよく、また図６（ａ）
のように発酵容器（18）の内部に単なる空隙（20）を設
けたものであってもよい。

【００３４】また発酵容器の他の実施例としては図７に
示すような円筒状の側面部（14）とこれと分離可能な底
面部（13）との組合せからなる容器も用いることができ
る。そして通気性の良い外枠板（10）としてはステンレ
スやプラスチックからなるネットを利用できる。なお図
中（21）は側面部（14）を吊り上げるためにフォークリ
フトの爪を挿入する開口である。さらにこの場合中仕切
板としては、図８に示すように容器の円筒の径よりも小
さい径で同じくネットからなる中仕切用円筒（22）を用
いてその内側に上下貫通空隙（20）を形成するようにし
てもよい。なおこの例では側面部（14）は蝶番（23）で
横方向に開く構造である。

【００３５】図３に示した発酵容器内に、図２の２軸ス
クリュー式コンベアカッターにて含水率を50〜65％に調
整して粒径１〜５mmに微細に切断粉砕された有機系廃棄
物原料をほぼ満杯に約 100kg装入して発酵が完了して 1
00％堆肥化されるまでの時間を測定したところ、外気温
28℃で晴天の場合約３日であった。また雨や曇天の日が
多いときは図４に示す透明ビニールカバーを覆わせてお
くことで約６日であった。他方従来の「堆積」と「切り
返し」の方法で同量を堆肥化させたところ最短でも約30
日必要であり、より品質の向上を図る場合はさらに日数
を必要とした。これに対して上記本発明によれば上記の
日数で発酵が 100％完了するのでその時点で高品質の堆
肥が得られるのでより高品質を求めるということは不要
である。

【００３６】

【発明の効果】このように本発明によれば簡単な設備で
多量に且つ短時間に有機系廃棄物の堆肥化処理が 100％
完了するので廃棄物の処分や再利用の上から極めて有用
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置として用いる１軸スクリュー式コン
ベアカッターの一例を示す斜視図である。

【図２】本発明装置として用いる２軸スクリュー式コン
ベアカッターの一例を示す斜視図である。

【図３】本発明装置として用いる発酵容器の一例を示す
斜視図である。

【図４】本発明装置として用いる透明性カバーの一例を
示す斜視図である。

【図５】発酵容器の他の例を示す斜視図である。

【図６】発酵容器内に収容する中仕切板の例を示す平面
図である。

【図７】発酵容器のさらに他の例を示す斜視図である。

【図８】発酵容器のさらに他の例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ 回転カッター ３ スクリュー式コンベア部 ４ 供給口 ５ ２軸スクリュー式コンベア部 ６ モーター 10 外枠板 11 パイプ部 12 キャスター 13 底面部 14 側面部 15 ビニールシート 16 排気口 17 中仕切板 18 発酵容器 19 仕切り部屋 20 空隙 21 フォークリフト爪用開口 22 中仕切用円筒 23 蝶番

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 含水率を50〜65％に調整した有機系廃棄
   物を粉末状に砕いた後、通気性の良好な発酵容器内に収
   納し、該発酵容器の周囲温度を30〜40℃とすることを特
   徴とする有機系廃棄物の堆肥化方法。
2. 【請求項２】 含水率を50〜65％に調整した有機系廃棄
   物を粒径１〜５mmに砕く請求項１記載の有機系廃棄物の
   堆肥化方法。
3. 【請求項３】 含水率を50〜65％に調整した有機系廃棄
   物を無加圧下に微細切断することにより粒径１〜５mmに
   砕く請求項２記載の有機系廃棄物の堆肥化方法。
4. 【請求項４】 含水率を50〜65％に調整した有機系廃棄
   物を粉末状に砕いて廃棄物原料とする回転カッターを開
   放した先端面に取り付けたスクリュー式コンベア装置
   と、粉末状に砕かれた廃棄物原料を収納する通気性の良
   好な外枠板からなる発酵容器とからなることを特徴とす
   る有機系廃棄物の堆肥化装置。
5. 【請求項５】 含水率を50〜65％に調整した有機系廃棄
   物を粉末状に砕いて廃棄物原料とする回転カッターを開
   放した先端面に取り付けたスクリュー式コンベア装置
   と、粉末状に砕かれた廃棄物原料を収納する通気性の良
   好な外枠板からなる発酵容器と、該発酵容器の周囲を覆
   い頂部に排気口を有する透光性カバー、遮光性カバー又
   は断熱カバーの１種以上の被覆カバーとからなることを
   特徴とする有機系廃棄物の堆肥化装置。
6. 【請求項６】 含有率を50〜65％に調整した有機系廃棄
   物を粒径１〜５mmの粉末状に砕く回転カッターを用いる
   請求項４又は５記載の有機系廃棄物の堆肥化装置。
7. 【請求項７】 発酵容器の内部に、上下に貫通する空隙
   を通気性の良好な外枠板で形成した請求項４〜６のいず
   れか１項記載の有機系廃棄物の堆肥化装置。
8. 【請求項８】 通気性の良好な外枠板がアルミニウム
   板、ステンレス板、プラスチック板等に多数の孔を穿設
   したもの、又はこれら材質からなるネットである請求項
   ４〜７のいずれか１項記載の有機系廃棄物の堆肥化装
   置。
9. 【請求項９】 予め含水率を50〜65％に調整した有機系
   廃棄物に対しては１軸又は２軸スクリュー式コンベア装
   置を用いる請求項４〜６項のいずれか１項記載の有機系
   廃棄物の堆肥化装置。
10. 【請求項１０】 含水率調整前の有機系廃棄物に対して
    は該廃棄物と含水率調整材とを同時投入してこれらを混
    合する２軸スクリュー式コンベア装置を用いる請求項４
    〜６のいずれか１項記載の有機系廃棄物の堆肥化装置。