废弃物处理装置和废弃物处理方法
【专利摘要】本发明提供低成本且外观优良、外环境的影响小、能够进行稳定的处理的废弃物处理装置。废弃物处理装置(1)具有在内部设置搅拌翼等的纵向圆筒形的容器(2)、与该容器(2)的圆筒外周大致外接的方筒状的装置外壁(9)，装置外壁(9)由隔着空间覆盖容器(2)的圆筒外周地设置的外部绝热板(9a～9d)组合而构成，在上述方筒状的角部的四个剩余空间(A～D)中设置有换热机构，该换热机构利用废气的热量来对导入容器(2)的外部空气进行加温。
【专利说明】
废弃物处理装置和废弃物处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于对家畜排泄物和食品残渣等有机性废弃物进行处理的废弃物处理装置(密闭型发酵干燥装置)和使用该装置的废弃物处理方法。
【背景技术】
[0002]近年来，从畜牧业经营体排出的家畜排泄物和从食品产业营业机构等排出的食品残渣等有机性废弃物的种类和排出量增大，其处理成为较大的社会课题。在对这些废弃物进行焚烧处理的情况下，存在成本高、产生二恶英的问题。另外，在进行填埋处理的情况下，存在排放场所的确保以及恶臭带来的损害的问题。加之，近年来，由于食品再循环法等法规的完备，要求促进有机性废弃物的再利用。鉴于这些方面，正在实施将有机性废弃物堆肥化、作为循环资源再利用的方案。在进行堆肥化的情况下，由于食品残渣等有机性废弃物的含水量多，所以如果不充分进行干燥或发酵，也存在体积和重量大和腐败的问题。
[0003]堆肥化设施大致被分类为“开放型”和“密闭型”，开放型是将废弃物堆积在场地内，进行切换地进行堆肥化，密闭型是将废弃物投入容器内并在其中进行堆肥化。密闭型具有省空间、对周围的恶臭危害少等优点。作为密闭型，近年来采用利用微生物的发酵作用的密闭型发酵干燥装置(也称为“组件”)，来进行有机性废弃物的干燥和堆肥化。该组件为纵向圆筒形的罐形状，是使投入的废弃物不易与外部空气接触的密闭纵型构造的堆肥化装置。
[0004]例如，作为食品残渣的发酵处理装置，提出了如下装置:在具有气密性的纵型容器中混入食品残渣和好氧性微生物，一边对上述容器内进行通气搅拌一边利用好氧性微生物的作用使食品残渣发酵(参照专利文献I)。在该发酵处理装置中，围绕着立设于纵型容器内的旋转轴，上下多段的搅拌翼以放射状延伸，并在最下段的搅拌翼的下部穿设多个通气孔，从该通气孔向容器内进行通气。这里，上述纵型容器是在内层与外层之间具有绝热层的三层构造的绝热容器。另外，排气送风机和送气送风机等附带设备设置于装置外部。另外，作为搅拌翼的形状，例示了羽毛状和棒状，尤其是记载了从搅拌效率的观点出发而具有羽毛状的搅拌翼的螺杆型。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2010 — 69477号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]但是，专利文献I那样的废弃物处理装置(组件)由于设置于屋外而使用，所以容易受到气候等外环境的影响，即使在使用绝热容器的情况下也存在无法进行稳定的处理的隐患。另外，组件由于是利用搅拌翼的内部构造，所以其外观形状为简单的纵向圆筒形的罐形状，尤其是没有进行对于外观设计的考虑。
[0010]另外，在畜牧业农户等使用者中，家畜粪等有机性废弃物的处理是废物(尘)的处理，在废弃物处理装置中，希望尽可能削减其导入时的初始成本和运转时的运营成本。作为该装置的附带设备，有液压单元、送风机、排气送风机、除臭装置等，将这些设备与纵型容器分开并在设置场所组装非常耗费劳力，增加了工期和工费(初始成本)。此外，绝热面的不稳定化也需要另外的送风加温用加热器的持续的运转，增加了运营成本。
[0011]如专利文献I那样在废弃物处理装置中包含搅拌翼的搅拌机构是必须的。但是，根据搅拌翼的形状和运转方法的不同，存在搅拌翼和旋转轴等承受的负荷过大、这些部件中的一部分损坏的隐患。另外，也存在不能得到充分的搅拌性能、发生发酵不良等的隐患、以及干燥和堆肥化所需要的时间长的隐患。在专利文献I的装置中，关于每个搅拌翼(每段)的形状，没有探讨由其差异造成的对处理量(在相同时间内能够处理的量)和恶臭产生量的影响。
[0012]在堆肥化处理中，通过有机物的分解，产生氨、丙酸、正乙酸、异戊酸、正戊酸等低级脂肪酸等造成恶臭的原因的物质。例如，在干燥速度慢的情况下等容易产生上述恶臭物质。如果抑制了氨等的产生，就能够制造肥料效果高的产品(堆肥)。在专利文献I中，记载了通过提高送风量从而加快干燥速度的方案，但是根据其与送风量范围、搅拌翼形状的关系的不同，存在不仅无法得到充分的效果、而且由于处理物的温度下降而导致发酵不良的隐串
■/Ql、ο
[0013]考虑到在密闭型的组件中使送风量比通常的设定值增加会使因发酵而温度上升的废弃物冷却，所以一般不这样做。实际上，如后述的图8(b)所示，在使用以往结构的组件并单纯地使送风量比通常的设定值提高的情况下，处理量存在逐渐减少的倾向。
[0014]另外，组件那样的密闭型与开放型相比，存在运营成本高的缺点。在畜牧业农户等使用者中，家畜粪等有机性废弃物的处理是废物(尘)的处理，希望尽可能地削减成本。在进行复杂的结构改良的情况下，成本提高不可避免。因此，现状是，长年的组件的能力维持被首先优先化，用于性能提高的技术开发没有大幅度进步。因此，希望开发一种用比较简单的手段实现高的处理性能、能够降低恶臭物质的产生、能够制造肥料效果高的产品(堆肥)的
目.ο
[0015]本发明为了应对这样的问题而做出。首先，目的在于提供低成本且外观优良、外环境的影响小、能够进行稳定的处理的废弃物处理装置。此外，目的在于根据需要，使用比较简单的手段，提供具有高的处理能力并能够降低恶臭物质的产生量的废弃物处理装置和废弃物处理方法。
[0016]用于解决课题的手段
[0017]本发明的废弃物处理装置具备:气密性的纵向圆筒形的容器、在所述容器内以纵向设置的旋转轴、围绕所述旋转轴而固定的多片搅拌翼、用于向所述容器内输送外部空气的送气机构、以及用于将积累在所述容器内的内部气体向容器外部排出的排气机构，利用所述送气机构向容器内导入外部空气，利用所述排气机构对内部气体进行排气，并且一边用所述搅拌翼对从所述容器上部投入所述容器内的有机性废弃物进行搅拌一边使其发酵和干燥而堆肥化，并从所述容器下部取出，其特征在于，该废弃物处理装置具有外部绝热板，所述外部绝热板设置成在至少一部分隔着空间地覆盖所述容器的圆筒外周。另外特征在于，由上述外部绝热板构成的装置外壁是与上述容器的圆筒外周大致外接的方筒状。
[0018]根据上述的废弃物处理装置，其特征在于，所述废弃物处理装置具有换热机构，所述换热机构利用来自所述排气机构的废气的热量来对从所述送气机构导入容器内的外部空气进行加温，在所述容器的圆筒外周与所述外部绝热板之间的所述空间设置所述换热机构。
[0019]另外，其特征在于，由所述外部绝热板构成的装置外壁是与所述容器的圆筒外周大致外接的方筒状，所述换热机构由排气通过部和送风配管构成，所述排气通过部设置在形成于所述装置外壁与所述容器的圆筒外周之间的所述方筒状的角部的空间内，供从所述容器排出的废气通过，所述送风配管在所述排气通过部中通过而设置，供导入所述容器之前的外部空气通过。
[0020]另外，其特征在于，所述送气机构和所述排气机构收容于所述装置内部。
[0021]另外，其特征在于，在所述容器内，所述搅拌翼在从所述旋转轴的下部起向上部以规定间隔离开的至少3段以上的位置，在各段至少设置I片以上地、从所述旋转轴朝向所述容器内壁侧地沿直线延伸设置，所述搅拌翼在其旋转方向前侧具有倾斜面，最上段的搅拌翼的所述倾斜面相对于所述搅拌翼的旋转面的倾斜角度为60度?85度，最下段的搅拌翼的所述倾斜面相对于所述搅拌翼的旋转面的倾斜角度为15度?25度，最上段和最下段以外的搅拌翼的所述倾斜面相对于所述搅拌翼的旋转面的倾斜角度为35度?45度，在最下段的搅拌翼上具有通气孔，所述通气孔与所述送气机构连通，用于将从所述送气机构输送的外部空气导入容器内。
[0022]另外，在限定了搅拌翼形状的结构中，其特征在于，所述容器的内容积是15m3以上，所述送气机构在处理时从所述通气孔导入所述容器内的每分钟的送风量(m3)是所述容器的内容积(m3)的1/4以上。另外，其特征在于，所述送气机构在处理时从所述通气孔导入所述容器内的送风的静压力是15kPa以上。另外，其特征在于，所述废弃物处理装置具有换热机构，所述换热机构利用来自所述排气机构的废气的热量来对从所述送气机构导入容器内的外部空气进行加温。
[0023]本发明的废弃物处理方法的特征在于，使用具有限定了上述搅拌翼形状和送风量的结构的本发明的废弃物处理装置来进行堆肥化。
[0024]发明的效果
[0025]本发明的废弃物处理装置具备:气密性的纵向圆筒形的容器、在所述容器内以纵向设置的旋转轴、围绕所述旋转轴而固定的多片搅拌翼、用于向所述容器内输送外部空气的送气机构、以及用于将积累在所述容器内的内部气体向容器外部排出的排气机构，利用送气机构向容器内导入外部空气，利用排气机构对内部空气进行排气，并且一边用搅拌翼对从所述容器上部投入容器内的有机性废弃物进行搅拌一边使其发酵和干燥而堆肥化，并从所述容器下部取出，其特征在于，该废弃物处理装置具有外部绝热板，所述外部绝热板设置成在至少一部分隔着空间地覆盖所述容器的圆筒外周。因此，利用上述空间的空气层，具有高的绝热效果，在设置于屋外的该装置中，外环境的影响小，能够进行稳定的处理。另外，利用外部绝热板的组合，能够构成为简单的纵向圆筒形形状以外的形状，外观优良。
[0026]上述废弃物处理装置具有换热机构，所述换热机构利用来自所述排气机构的废气的热量来对从所述送气机构导入容器内的外部空气进行加温，在所述容器的圆筒外周与所述外部绝热板之间的空间设置所述换热机构，因此，利用剩余空间，并能够有效地利用处理物的发酵热，不需要另外的送风加温用加热器，能够削减运营成本。
[0027]由上述外部绝热板构成的装置外壁是与容器的圆筒外周大致外接的方筒状，换热机构由排气通过部和送风配管构成，所述排气通过部设置于在该装置外壁和容器的圆筒外周之间形成的方筒状的角部的空间内，并供从容器排出的废气通过，所述送风配管在所述排气通过部中通过而设置，供导入所述容器之前的外部空气通过。因此，使剩余空间少，实现装置整体的紧凑化，并且有效地利用该剩余空间，与上述同样地能够削减运营成本。
[0028]上述送气机构和上述排气机构由于收容在上述装置内部，因此能够实现装置整体的紧凑化。另外，与将这些部分分开并在设置场所组装的情况相比，能够削减实施时的工期和工费(初始成本)。
[0029]在所述容器内，所述搅拌翼在从所述旋转轴的下部起向上部以规定间隔离开的至少3段以上的位置，在各段至少设置I片以上地、从所述旋转轴朝向所述容器内壁侧地沿直线延伸设置，各自的倾斜角度为上述规定范围。此外，在像这样限定了搅拌翼形状的结构中，上述容器的内容积和送风量为上述规定范围。因此，使送风到达处理物整体(细微部)，成为超好氧性，能够扩大高温带区域，能够实现高的处理能力和恶臭物质的降低。
[0030]详细来说，利用最上段的具有高的倾斜角度的搅拌翼，将处理物(废弃物)展平，能够增加与外部空气的接触面积，利用最上段和最下段以外的段的搅拌翼，能够将在最上段因发酵热而温度上升的处理物积极地进行搅拌。另外，利用最下段的具有低的倾斜角度的搅拌翼，能够使承受的负荷小，能够使送风均匀地到达处理物整体。由于在该状态下使送风量变多，所以能够进一步缩短干燥和堆肥化处理，能够显著地降低低级脂肪酸和氨等恶臭物质的产生量。
[0031]在限定了搅拌翼形状的结构中，上述送气机构在处理时从通气孔导入容器内的送风的静压力为15kPa以上，因此在处理物的含水率高的情况下也使送风容易贯通，能够实现高的处理能力和恶臭物质的降低。另外，上述废弃物处理装置具有利用来自上述排气机构的废气的热量来对从送气机构导入容器内的外部空气进行加温的换热机构，所以能够有效地利用处理物的发酵热，不需要另外的加热器，能够降低运营成本。
[0032]本发明的废弃物处理方法由于使用限定了上述搅拌翼形状和送风量的结构的本发明的废弃物处理装置，因此与以往装置相比，能够缩短有机性废弃物的干燥和堆肥化的处理时间，一天中能够处理的量也变多，并且能够降低恶臭物质的产生量，能够制造肥料效果高的产品(堆肥)。
【附图说明】
[0033]图1是表示本发明的废弃物处理装置的外观的立体图和俯视图。
[0034]图2是图1的废弃物处理装置的纵剖视图。
[0035]图3是说明排气路径和送风路径的图。
[0036]图4是图2中的搅拌翼的剖视图。
[0037]图5是图2中的最下段的搅拌翼的放大图。
[0038]图6是表示本发明的废弃物处理装置的其它例的纵剖视图。
[0039]图7是表示导入容器内的外部空气(送风)的流动的示意图。
[0040]图8是表示根据搅拌翼形状的差异的送风量与处理量的关系的图。[0041 ]图9是表示送风量与低级脂肪酸浓度的关系的图。
[0042]图10是表示搅拌翼形状的差异与低级脂肪酸浓度的关系的图。
[0043]图11是表示送风压力与低级脂肪酸浓度的关系的图。
【具体实施方式】
[0044]根据图1和图2，说明本发明的废弃物处理装置的一例。图1(a)是表示废弃物处理装置的外观的立体图，图1(b)是其俯视图。如图1(a)和(b)所示，废弃物处理装置I是密闭型发酵干燥装置(组件)，其具有在内部设置有搅拌翼的纵向圆筒形的容器2、以及与该容器2的圆筒外周大致外接的方筒状的装置外壁9。作为发酵槽的容器2其本身是具有金属制外层和绝热层的绝热容器，并且是气密性容器，不易与从通气孔导入的气体以外的外部空气接触。装置外壁9由外部绝热板9a?9d组合而构成，该外部绝热板9a?9d隔着空间地覆盖容器2的圆筒外周而设置。在由装置外壁9覆盖的容器2的下方一体地设置有机械室5。装置整体的外观形状为大致四棱柱状。利用容器2与外部绝热板9a?9d之间的空间的空气层来实现绝热，通过与(绝热)容器2的双重绝热构造，对于设置于屋外的该装置而言，外环境的影响小，能够进行稳定的处理。
[0045]外部绝热板9a?9d也可以由能够将各自进一步分解的更小单位的板构成。本发明的废弃物处理装置由于是容器2的内容积为15m3以上的业务用的大型的装置，所以外部绝热板也是非常大的尺寸(长边方向为3m以上)。通过由更小单位的板构成，从而能够用少的人数进行施工。另外，关于板间的连结，如果采用螺栓紧固，则由于制作误差而存在孔不配合等的可能性。因此，优选不利用螺栓等，而是采用在相邻的板间设置嵌合的凹凸形状并对其实施嵌合的方式。通过采用凹凸形状的嵌合，从而能够防止实施时的偏差，也能够抑制绝热性能的下降。
[0046]根据图2，说明图1的废弃物处理装置的内部构造。图2是图1的废弃物处理装置的纵剖视图。如图2所示，该废弃物处理装置I具备如下部分:纵向圆筒形的容器2;在容器2内以纵向设置的旋转轴3;围绕旋转轴3而固定的多片搅拌翼4;作为向容器2内送气的送气机构的送气送风机6、以及作为向容器2外排气的排气机构的排气送风机7。在最下段的搅拌翼的下部具有通气孔4d，将从送气送风机6送来的外部空气经由装置内的送风配管(参照图3)和设置于旋转轴内的导入配管10，并利用该通气孔导入容器内。在容器2的上部具有有机性废弃物的投入口 2a和气体等的排气口 2c，在底部具有堆肥(处理后的有机性废弃物)的取出口 2b。在投入口 2a和取出口 2b设置有用于确保容器的气密性的可开闭的盖等。另外，在机械室5内，设置有作为旋转轴3的驱动机构的液压单元8、上述的送气送风机6和排气送风机7。旋转轴3在机械室5内贯通，利用液压单元8以规定转速旋转。液压单元8、送气送风机6和排气送风机7收容于装置内部并一体化，因此，能够削减实施时的工期和工费(初始成本)。
[0047]在本发明的废弃物处理装置中，作为待处理的有机性废弃物(以下也仅称为“废弃物”或“处理物”)，列举大量包含有机质成分的家畜排泄物、食品废弃物、净化槽污泥、或它们的混合物。具体来说，作为家畜排泄物，列举鸡粪、猪粪、牛粪、马粪等，作为食品废弃物，列举厨余垃圾、食品制造副产物等，作为净化槽污泥，列举从家庭用净化槽、食品工场的剩余污泥净化槽等除下的污泥。另外，在容器内，废弃物的堆肥化在有好氧性发酵菌存在的条件下，通过送风一边通气一边进行好氧性发酵。作为好氧性发酵菌，优选在30?90 °C左右下活性化的发酵菌，例如列举土芽孢杆菌属或芽孢杆菌属等。
[0048]在该装置中，从投入口2a向容器2的内部投入处理物，使该处理物在容器内进行发酵和堆肥化后从容器下部的取出口 2b取出。通过一边从最下段的搅拌翼的通气孔4d导入外部空气一边使各搅拌翼4以低速旋转，对处理物进行通气搅拌，使其好氧性发酵，从而进行发酵和堆肥化。另外，通过送风，同时也进行了干燥。从最下段的搅拌翼的通气孔4d导入容器内的外部空气一边在处理物中通过一边向上方流动，与由处理物产生的气体和水蒸气共同地被从排气口 2c向排气配管(参照图3)送出。
[0049]如图1(b)所示，在该形态下，由于装置外壁9是与容器2的圆筒外周大致外接的方筒状，因此具有剩余空间，该剩余空间具有在装置外壁9与容器2的圆筒外周之间形成的处于方筒状的角部的四个空间(A?D)左右的大小。为了有效利用该剩余空间，优选在该部分设置换热机构，所述换热机构利用由排气送风机7送来的废气的热量，来对由送气送风机6向容器内导入的外部空气进行加温。
[0050]根据图1(b)和图3(a)?(d)，来说明利用排气送风机的从排气口排气的排气路径、利用送风机的送风路径、以及上述换热机构。图3是从正面(图3(a))、右侧面(图3(b))、背面(图3(c))、左侧面(图3(d))观察图1的装置的送风和排气路径的示意图。在图中，实线箭头表示导入容器内的送风(导入容器之前的外部空气)的流动，双点划线箭头表示从容器内排出的废气的流动。送气送风机6设置于送风配管路径的途中，排气送风机7设置于包含排气通过部的排气配管路径的途中。通过送气送风机6的运转，外部空气从外部空气取入口 11被导入送风配管6a，该外部空气在送风配管6a内连续地被输送。另外，通过排气送风机7的运转，废气从排气口 2c导入排气配管7a，该废气在排气配管7a内连续地被输送。在排气配管7a的途中，具有使废气通过和充满的排气通过部7b。送风配管6a在该排气通过部7b中通过地设置。另外，为了尽可能长时间地在排气通过部7b内通过，送风配管6a的一部分以沿铅垂上下方向折返的形式设置。在排气配管7a的路径末端设置换气扇12，对排气送风机7的排气进行辅助。排气配管和送风配管以依次通过四个角部的各空间的方式连结。废气由于发酵反应而被加温，因此比外部空气温度高(60°C以上)。通过使送风配管6a在排气通过部7b中通过，从而废气的热量被给予送风配管内的外部空气(热交换)，能够将外部空气(送风)加温至适合于发酵反应的温度。此外，利用外部绝热板，能够防止排气通过部内的废气的热量逃逸至装置外部。通过这种结构的换热机构，能够有效利用因设置外部绝热板而产生的剩余空间，并且不需要送风加温用的加热器，能够大幅度削减运营成本。
[0051]另外，在该剩余空间中，能够在排气路径中设置水洗除臭装置或木片(浮石)除臭槽等除臭手段。通过设置这样的除臭手段，能够与换热机构同样地有效利用上述剩余空间并降低废气的恶臭。
[0052]根据图6，说明本发明的废弃物处理装置的其它的例。图6是表示废弃物处理装置的结构的纵剖视图。如图6所示，该形态的废弃物处理装置I是密闭型发酵干燥装置(组件)，具备纵向圆筒形的容器2、在容器2内纵向设置的旋转轴3、围绕旋转轴3固定的多片搅拌翼
4、作为向容器2内送气的送气机构的送气送风机6、以及作为向容器2外排气的排气机构的排气送风机7。尤其是，该容器2是内容积为15m3以上的业务用的大型的装置。在最下段的搅拌翼的下部具有通气孔4d，将从送气送风机6送来的外部空气(送风)经由设置于旋转轴内的配管6a而从该通气孔导入容器内。作为发酵槽的容器2是具有金属制外层和绝热层的绝热容器，并且是气密性容器，不易与从通气孔导入的以外的外部空气接触。另外，在容器2的上部具有有机性废弃物的投入口 2a、气体等的排气口 2c，在底部具备堆肥(处理后的有机性废弃物)的取出口 2b。排气口 2c与排气送风机7连结。在投入口 2a和取出口 2b设置有用于确保容器的气密性的可开闭的盖等。
[0053]在图6所示的形态中，在容器2的下方设置有机械室5，在该机械室内设置有作为旋转轴3的驱动机构的液压单元8和上述的送气送风机6。旋转轴3在机械室5内贯通，利用驱动机构以规定转速旋转。另外，废弃物处理装置I具有与图1同样的、经由容器2外周的空间地覆盖而设置的外部绝热板(省略图示)。通过设置外部绝热板，与容器成为双重绝热构造，从而在设置于屋外的该装置中能够进行更稳定的处理。
[0054]另外，在图6所示的形态中，设置有加热器13，该加热器13用于对从送气送风机6送来的外部空气进行加温。加热器13并不是必须的，例如也可以设置利用来自排气送风机7的废气的热量来对从送气送风机6导入容器内的外部空气进行加温的换热机构(省略图示)。在该情况下，能够不需要加热器，能够降低运营成本。换热机构的形态和设置场所没有特别的限定，例如，列举在充满废气的除臭装置内使导入容器内之前的送风配管通过等情况。
[0055]在该装置中，从投入口2a向容器2的内部投入处理物，在使该处理物在容器内发酵和堆肥化后从容器下部的取出口 2b取出。通过一边从最下段的搅拌翼的通气孔4d导入外部空气一边使各搅拌翼4以低速旋转，对处理物进行通气搅拌，使其好氧性发酵，从而进行发酵和堆肥化。另外，通过送风，同时也进行了干燥。从最下段的搅拌翼的通气孔4d导入容器内的外部空气一边在处理物中通过一边向上方流动，与由处理物产生的气体和水蒸气共同地被从排气口 2c排气。该排气由排气送风机7强制地进行。
[0056]详细地说明本发明的废弃物处理装置(图1和图6所示)中的送风量和搅拌翼形状。
[0057]处理物是含有固体物、液状物和半液状物等的复杂的混合物，部分为块状物。因此，如果送风不到达其中心部分，则厌氧状态的部分多。另外，在处理物的含水率高的情况下也成为送风难以通过的状态。在该情况下，通过厌氧性微生物进行的有机性废弃物的分解，产生丙酸、正乙酸、异戊酸、正戊酸等低级脂肪酸，成为恶臭的原因。另外，在送风不到达处理物的细微部的情况下，干燥速度也变慢，由于水分的存在而产生氨，同样成为恶臭的原因。氨是在尿素与水的存在下由作为尿素分解酵素的脲酶(猪粪)和尿酸酶(鸡粪)的作用而产生。
[0058]在本发明的废弃物处理装置中，根据需要(I)而设置能够将送风量和送风压力设定得比通常高的送气机构，并且使(2)搅拌翼形状最佳化。由此，在处理物的含水率高的情况下也能够使送风到达细微部，成为超好氧性，能够扩大高温带区域，实现高的处理能力和恶臭物质的降低。此外，高的处理能力是指在相同时间内能够完成处理的废弃物投入量多，完成处理是指使投入容器内的废弃物的含水率为35质量％以下并完成取出。利用超好氧性，能够抑制厌氧性微生物的活动，能够抑制低级脂肪酸的产生。另外，由于上述的尿素分解酵素在70°C以上失活，因此，通过增加60°C以上的高温区域从而能够降低活性，能够抑制氨的产生。另外，利用大风量能够缩短干燥时间。
[0059](I)关于送风量和送风压力
[0060]作为送气机构的送气送风机6是如下的装置:在处理时能够使从搅拌翼的通气孔导入容器内的每分钟的送风量(m3)为该容器的内容积(m3)的1/4以上。如上所述，本发明以容器的内容积为15m3以上的对象为主。内容积优选为15?100m3，进一步优选为15?60m3，更进一步优选为15?45m3。通气在处理期间中持续地进行。由于能够实现处理量的增加和干燥时间的缩短，能够抑制作为恶臭物质的低级脂肪酸和氨的产生，因此优选在上述范围内积极地增加送风量。不过，如果送风量过多，则存在将处理物卷起而堵塞排气配管的隐患，因此上限优选为该容器的内容积(m3)的1/2.5。因此，例如在容器的内容积为41m3的情况下，送风量优选为10.3(41/4)?16.4(41/2.5)m3/分。另外，导入容器内的每分钟的送风量(m3)的进一步优选的范围是该容器的内容积(m3)的1/3.5?1/3。
[0061]在送风量比上述范围小的情况下，如图7(a)所示，存在从最下段的搅拌翼4的通气孔4d导入的外部空气的流动(图中虚线箭头)偏向容器2的内壁侧，旋转轴3侧的通风不充分的情况。这会导致旋转轴侧的部分的发酵不良，因此是不希望的。另外，如果只是单纯地增加送风量，根据搅拌翼形状等的不同，也存在送风的流动偏向外侧的情况，在该部分温度下降，存在发酵不良的隐患。
[0062]此外，与本发明相同领域的以往的一般的的废弃物处理装置的送风量的规定值为容器的内容积(m3)的1/10?1/6左右。例如，容器的内容积为21m3的情况下的送风量为2.5?3m3/分左右，容器的内容积为41m3的情况下的送风量为5?7m3/分左右。
[0063]作为送气机构的送气送风机6，优选使用在处理时能够使从搅拌翼的通气孔导入容器内的送风的静压力为15kPa以上的装置。进一步优选为20kPa以上。静压力由设置在从送风机到搅拌翼的通气孔的路径途中的压力计测定。通过使用这样静压力高的送风机来输送高压的送风，从而如图7(b)所示地，在处理含水率高的废弃物的情况下也能够使送风在处理物内贯通，能够使充足的送风到达容器2的内部整体。另外，向旋转轴3侧的送风也充分地进行，能够防止向容器2的内壁侧的偏差。此外，通过提高送风压力，单位体积的氧量增加，热效率也提高。其结果是，能够显著减少低级脂肪酸的产生等。
[0064](2)关于搅拌翼形状
[0065]在容器内，搅拌翼4从旋转轴3的下部向上部以规定间隔离间地、在多个段的位置、各段设置规定的片数。图1和图6所示的形态中，段数为5段，搅拌翼片数为:从下部起第I段为3片(其中I片未图示)、第2段为2片、第3段为I片、第4段为I片、第5段为2片，共计设置9片。搅拌翼4的段数不限定于各图所示的例子，优选设置于至少3段以上的位置。在各图中如下进行分类，从下部起第I段为“下段”、第2段和第3段为“中段”、第4段和第5段为“上段”。这里，在段数为3段以上任意的段数的情况下，最上段必须分类为“上段”，最下段必须分类为“下段”。对于最上段和最下段以外，将至少I段分类为“中段”，剩下的根据其位置分类为“上段” “中段” “下段”。此外，“上段”位于比容器2的纵向中央位置靠上的区域，“下段”位于比容器2的纵向中央位置靠下的区域。
[0066]另外，各段中的搅拌翼的片数也没有特别的限定，只要至少设置I片即可。关于最下段的搅拌翼(有通气孔)，为了对整体均匀且充分地进行送风，优选在圆周方向上等间隔地设置3片以上。此外，对于搅拌翼而言，由于越从上段往下段去所承受的负荷越大，因此，在各搅拌翼中，越靠近主轴的部分所承受的负荷越小。
[0067]废弃物(处理物)如后所述地不满载于容器2中，而是设置10?20%左右的空间的富余地进行投入。搅拌翼4配置于从容器2的底部到处理物的高度H的范围，最上段的搅拌翼的位置位于处理物的大致最上部。另外，最下段的搅拌翼的位置优选距容器2的底部稍微靠上方，在与该底部之间设置间隙。另外，各段的距离以该最上段和最下段为基准，并能够根据段数而任意地决定。
[0068]在以往的密闭型发酵干燥装置中，有将搅拌翼设置多段的装置，但其仅认识到搅拌翼在任何段中都仅供搅拌(最下段也进行送风)，在全部段中使用同样形状的搅拌翼，对于每段的左右没有充分地研究。与此相比，在本发明中，使各段(尤其是下段、中段、上段这3段的位置)的搅拌翼的作用明确化，并以此为基础研究其形态。
[0069]各自的作用如下所述。上段(尤其是最上段)供将处理物摊平，通过增加与外部空气(从搅拌翼导入的)的接触面积来促进发酵。中段供将在上段因发酵热而温度上升的处理物积极地进行搅拌。对于下段(尤其是最下段)，由于搅拌在上段和中段已完成，所以主要供向整体进行送风。
[0070]全部的搅拌翼4的形状都是从旋转轴3向容器2的内壁侧以直线延伸设置的间距叶片形状，在其旋转方向前侧具有倾斜面。这些搅拌翼4的倾斜面是相对于该搅拌翼的旋转面(水平面)以小于90度(锐角)的倾斜角度倾斜的平面。即，旋转方向后侧方向与倾斜面上侧方向所成的角小于90度。随着搅拌翼的旋转，处理物以沿该倾斜面上移的形式被搅拌。
[0071]根据图4来详细地说明搅拌翼的形状。图4是图1和图6的各段的搅拌翼的旋转轴向的剖视图。如图4所示，各搅拌翼4由与该搅拌翼的旋转面平行的(水平)底板4b、与底板4b接合的斜板4a、以及与底板4b和斜板4a接合的截面L字形的弯曲板4c构成。斜板4a的外表面(平面)是上述的“搅拌翼的倾斜面”，该斜板4a与底板4b的旋转方向前侧接合。此外，搅拌翼的形状只要具有上述倾斜面，则不限定于其它的具体的构造，尤其是图4所示的形状。但是，最下段的搅拌翼需要有后述的外部空气路径。
[0072]在本发明的废弃物处理装置中，上段中的最上段的搅拌翼4的倾斜面的倾斜角度ΘI是60度?85度，进一步优选为60度?70度，再进一步优选为62?67度。下段(包含最下段)的搅拌翼4的倾斜面的倾斜角度Θ3是15度?25度，进一步优选为18度?22度。对于上段(尤其是最上段)，通过使倾斜角度如上述范围那样变高，从而容易将处理物展平，能够增加与外部空气的接触面积。另外，由于是处理物的上部所以搅拌阻力小，即使是高的倾斜角度，负荷也不易变大。另一方面，对于下段，由于是在处理物的下部所以搅拌阻力大，但是通过使倾斜角度如上述范围那样变低，从而能够使负荷变小。另外，由于搅拌在上段和中段完成，所以即使降低倾斜角度使该部分的搅拌性能下降，对于装置整体而言也能够发挥充分的搅拌性能。此外，最下段的搅拌翼的倾斜角度对于该搅拌翼的作用即送风性能不会造成不良影响。
[0073]中段的搅拌翼4的倾斜面的倾斜角度Θ2是35度?45度，进一步优选为38度?42度。中段供将在上段因发酵热而温度上升的处理物积极地搅拌。在中段，在向下方的流动多的情况下，会导致与外部空气的接触时间和接触量的减少，但通过构成为具有上述那样的倾斜角度的搅拌翼，从而能够尽量消除该向下方的流动。另外，中段的倾斜角度越大，搅拌性能越提高，但负荷变大。
[0074]与上述的送风量等相应地能够实现高的处理能力和大幅的恶臭降低等，因此，在图1和图6所示的结构(共5段)中，最优选地，从下方开始为20度(最下段)、40度、40度、40度、65度(最上段)。
[0075]各搅拌翼4具有由斜板4a、底板4b和弯曲板4c包围的中空部分4e。最下段的搅拌翼4的中空部分4e与旋转轴3内的配管连通，形成到设置于弯曲板4c下部等的通气孔4d(贯通孔)为止的外部空气路径。设置有通气孔4d的弯曲板4c下部位于转动方向后侧，因此，不易发生处理物的堵塞。另外，在各图所示的形态中，只有在最下段的搅拌翼上形成通气孔，但不限定于此，例如，也可以在往上I段的搅拌翼上形成通气孔。
[0076]另外，如图5所示，通气孔4d在搅拌翼4的长边方向上设置有多个，并形成为越往搅拌翼的长边方向的外侧(容器的内壁侧)，其间隔越阶段性地变密。通过这样配置通气孔4d，从而在从靠近容器2的内壁侧而设置的取出口 2b(参照图1或图6)取出堆肥时，能够以充分地通气并干燥的状态取出。
[0077]本发明的废弃物处理方法的特征在于使用上述的本发明的废弃物处理装置将有机性废弃物堆肥化。具体的处理顺序如下。
[0078](I)首先，在废弃物处理装置中，相对于该装置的内容积保留10?20%的空间地投入废弃物(处理物)。通过保留10?20%的空间地投入处理物，从而处理物的搅拌充分地进行，发酵和干燥效率高。
[0079 ] (2)在规定条件下对处理物进行发酵和干燥。
[0080]运转方法有“批次运转”和“连续运转”这两种方法。
[0081](a)在“批次运转”的情况下，将处理物投入废弃物处理装置，使搅拌翼以低速旋转，并一边从最下段的搅拌翼的通气孔导入送风(外部空气)，一边进行五天左右的发酵和干燥。这五天中，既不进行取出也不进行投入。然后，将进行了 30质量％左右的发酵和干燥的处理物(堆肥)留在装置内，将剩余的70质量％左右的堆肥取出。取出的堆肥作为产品。根据需要，也可以将其进行造粒。留在废弃物处理装置内的堆肥与新投入的处理物共同地在与之前相同条件下被搅拌并进行五天左右的发酵和干燥而成为堆肥。
[0082](b)在“连续运转”的情况下，将处理物投入废弃物处理装置，进行24小时的发酵和干燥，在运转开始24小时后取出20质量％左右的堆肥。然后，投入取出的量的新的处理物。这样，以4小时循环来反复进行处理物投入和堆肥取出。
[0083]在任意一种运转的情况下，在最初使用废弃物处理装置时，优选预选投入处理物整体的30质量％左右的、经过发酵并从该装置中取出的上次的堆肥。这是为了使用顺养化的发酵菌。
[0084]在任意一种运转的情况下，送风量以上述的范围导入容器内。即，使每分钟的送风量(m3)为该容器的内容积(m3)的1/4以上。另外，送风压力优选为上述的范围(静压力15kPa以上)。另外，搅拌翼的转速与处理物的含水率相应地调整。通常调整为40?60分转一周左右的转速。处理物的含水率也依赖于搅拌翼的转速，在过快或过慢的情况中的任意一方都存在该含水率超过35%的可能性。另外，在该含水率超过35%的情况下，存在从容器的取出变困难的可能性。
[0085]实施例
[0086]1.根据搅拌翼形状的差异的送风量与处理量的关系
[0087][实施例]
[0088]以猪粪(含水量73%)为原料，并使用内容积41m3的图6所示的废弃物处理装置。容器底面的直径为4200mm。装置结构如图6所示。关于搅拌翼，围绕旋转轴以5段固定共计9片的搅拌翼，对于2片以上的段，以圆周方向等间隔设置。搅拌翼(5段构成)的倾斜面角度是从下段开始为20度(最下段)、40度、40度、40度、65度(最上段)，旋转方向宽度为190mm，长边方向长度为1900mm。将搅拌翼的旋转调整为每转一周为40?60分钟，使送风机的送风量(m3/分)变化，并调查一天中能够处理的处理量。送风被加热器加温到60°C并导入。另外，排气以37m3/分恒定地进行。向容器内投入任意量的上述原料，判定在一天的处理时间内是否能够使含水率变为35质量％以下并取出，以可能的情况的上限的处理量作为各送风量下的该处理量求得。试验时的外部空气温为平均15°C。
[0089][比较例]
[0090]以猪粪(含水量73%)为原料，并使用内容积41m3的废弃物处理装置。装置结构方面，除了搅拌翼的角度以外与实施例1相同。在该比较例中，搅拌翼(5段构成)的倾斜面角度是从下段开始为32度(最下段)、32度、32度、32度、32度(最上段)。运转条件和处理量的判定条件与实施例相同，使送风机的送风量(m3/分)变化，并调查一天内能够处理的处理量。试验时的外部空气温为平均15°C。
[0091]这些的结果如图8所示。图8(a)为实施例，图8(b)为比较例，分别为表示送风量与处理量的关系的图。如图8所示，在具有以往结构的搅拌翼形状的比较例中，当使送风量为一定以上时，处理量减少。与此相比，在实施例中，处理量与送风量成比例地增加，虽然是与比较例相同容积的装置，但处理量的绝对量多。
[0092]另外，探讨送风量(m3)与一天内能够处理的处理量(t)的关系。在实施例中，该处理量在大致达到极限的送风量12.5(m3)的情况下的该处理量为8.0(t)，送风量(m3)/处理量(t) = 1.56。另外，例如送风量6.0(m3)的情况下的该处理量为4.0(t)，送风量(m3)/处理量(t) = l.50。另一方面，在比较例中，该处理量在大致达到极限的送风量5.0(m3)的情况下的该处理量为3.0(t)，送风量(m3)/处理量(t) = 1.67。另外，例如送风量3.0(m3)的情况下的该处理量为1.8(t)，送风量(m3)/处理量(t) = 1.67。
[0093]像这样，送风量(m3)与一天内能够处理的处理量(t)的关系按照每种装置结构存在某种程度的相关。根据上述结果，在本发明的废弃物处理装置中，使送风量(m3)为X，使该处理量(t)为Y时，(X/Y)<1.7。
[0094]2.送风量与产生的低级脂肪酸浓度的关系
[0095]以猪粪(含水量73%)为原料，并使用内容积41m3的图6所示的废弃物处理装置。容器底面的直径为4200_。装置结构如图6所示。搅拌翼围绕旋转轴以5段固定共计9片的搅拌翼，对于2片以上的段，以圆周方向等间隔设置。搅拌翼(5段构成)的倾斜面角度是从下段开始为20度(最下段)、40度、40度、40度、65度(最上段)，旋转方向宽度为190mm，长边方向长度为1900mm。将搅拌翼的旋转调整为每转一周为40?60分钟，使送风机的送风量(m3/分)变化，并调查从排气口排出的低级脂肪酸的浓度(mg/L)。送风被加热器加温到60°C并导入。另夕卜，排气以37m3/分恒定地进行。低级脂肪酸的浓度通过液体色谱法来测定24小时中使排气气体结露后的产物。处理时间为I天(24小时)，向容器投入的原料投入量与送风量成比例，在9m3/分下为5540kg，在11 m3/分下为6770kg，在13m3/分下为8000kg，在15m3/分下为9230kg。
[0096]图9中表示相对于各送风量的低级脂肪酸的浓度的测定结果。如图9所示，在本发明的装置中，通过增加送风量，低级脂肪酸的浓度在整体上减少。
[0097]3.搅拌翼形状的差异与产生的低级脂肪酸浓度的关系
[0098]在上述的实施例和比较例的装置中，调查低级脂肪酸的浓度(mg/L)。在实施例中是送风量13m3/分和投入量8000kg/l日的情况，在比较例中是送风量5m3/分和投入量3000kg/l日的情况。低级脂肪酸的浓度通过液体色谱法来测定24小时中使排气气体结露后的产物。
[0099]这些的结果如图10所示。如图10所示，相比于以往结构的搅拌翼形状和送风量的比较例，在对搅拌翼形状进行改良并增加送风量的实施例中，低级脂肪酸的浓度在整体上减少。
[0100]4.送风压力和产生的低级脂肪酸浓度的关系
[0101]以猪粪(含水量73%)为原料，并使用内容积41m3的图6所示的废弃物处理装置。容器底面的直径为4200_。装置结构如图6所示。搅拌翼围绕旋转轴以5段固定共计9片的搅拌翼，对于2片以上的段，以圆周方向等间隔设置。搅拌翼(5段构成)的倾斜面角度是从下段开始为20度(最下段)、40度、40度、40度、65度(最上段)，旋转方向宽度为190mm，长边方向长度为1900mm。将搅拌翼的旋转调整为每转一周为40?60分钟，使送风机的送风量(m3/分)变化，并调查从排气口排出的低级脂肪酸的浓度(mg/L)。静压力利用设置于从送风机到搅拌翼的通气孔的路径途中的压力计(长野计器社制KP15 — 17G)测定。送风被加热器加温到60°C并导入。另外，排气以37m3/分恒定地进行。低级脂肪酸的浓度通过液体色谱法来测定24小时中使排气气体结露后的产物。处理时间为I天(24小时)，向容器投入的原料投入量与送风量成比例，在5kPa下为3000kg，在15kPa下为4000kg，在25kPa下为5000kg，在35kPa下为8000kg，在45kPa下为9000kg。
[0102]相对于各送风压力的低级脂肪酸的浓度的测定结果如图11所示。如图11所示，在本发明的装置中，通过增加送风压力(静压力)，从而低级脂肪酸的浓度在整体上减少。
[0103]如以上1.?4.所示，在本发明的废弃物处理装置中，通过调整搅拌翼形状和送风量(送风压力)，从而具有高的处理能力，能够降低恶臭物质的产生量。
[0104]工业实用性
[0105]本发明的废弃物处理装置低成本且外观优良，外环境的影响小，能够进行稳定的处理。另外，使用比较的简单的手段，具有高的处理能力，能够降低恶臭物质的产生量。因此，适合用作密闭型发酵干燥装置(组件)，用于对从畜牧业经营体排出的家畜排泄物或从食品产业营业机构等排出的食品残渣等有机性废弃物进行堆肥化。
[0106]附图标记的说明
[0107]I废弃物处理装置
[0108]2 容器
[0109]3旋转轴
[0110]4搅拌翼
[0111]5机械室
[0112]6送风机
[0113]7排气送风机
[0114]8液压单元
[0115]9装置外壁
[0116]10导入配管
[0117]11外部空气取入口
[0118]12换气扇
[0119]13加热器。
【主权项】
1.一种废弃物处理装置，具备:气密性的纵向圆筒形的容器、在所述容器内以纵向设置的旋转轴、围绕所述旋转轴而固定的多片搅拌翼、用于向所述容器内输送外部空气的送气机构、以及用于将积累在所述容器内的内部气体向容器外部排出的排气机构，利用所述送气机构向容器内导入外部空气，利用所述排气机构对内部气体进行排气，并且一边用所述搅拌翼对从所述容器上部投入所述容器内的有机性废弃物进行搅拌一边使其发酵和干燥而堆肥化，并从所述容器下部取出，所述废弃物处理装置的特征在于， 该废弃物处理装置具有外部绝热板，所述外部绝热板设置成在至少一部分隔着空间地覆盖所述容器的圆筒外周。2.根据权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于， 由所述外部绝热板构成的装置外壁是与所述容器的圆筒外周大致外接的方筒状。3.根据权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于， 所述废弃物处理装置具有换热机构，所述换热机构利用来自所述排气机构的废气的热量来对从所述送气机构导入容器内的外部空气进行加温，在所述容器的圆筒外周与所述外部绝热板之间的所述空间设置所述换热机构。4.根据权利要求3所述的废弃物处理装置，其特征在于， 由所述外部绝热板构成的装置外壁是与所述容器的圆筒外周大致外接的方筒状， 所述换热机构由排气通过部和送风配管构成，所述排气通过部设置在形成于所述装置外壁与所述容器的圆筒外周之间的所述方筒状的角部的空间内，供从所述容器排出的废气通过，所述送风配管在所述排气通过部中通过而设置，供导入所述容器之前的外部空气通过。5.根据权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于， 所述送气机构和所述排气机构收容于所述装置内部。6.根据权利要求1所述的废弃物处理装置，其特征在于， 在所述容器内，所述搅拌翼在从所述旋转轴的下部起向上部以规定间隔离开的至少3段以上的位置，在各段至少设置I片以上地、从所述旋转轴朝向所述容器内壁侧地沿直线延伸设置， 所述搅拌翼在其旋转方向前侧具有倾斜面， 最上段的搅拌翼的所述倾斜面相对于所述搅拌翼的旋转面的倾斜角度为60度?85度，最下段的搅拌翼的所述倾斜面相对于所述搅拌翼的旋转面的倾斜角度为15度?25度，最上段和最下段以外的搅拌翼的所述倾斜面相对于所述搅拌翼的旋转面的倾斜角度为35度?45度， 在最下段的搅拌翼上具有通气孔，所述通气孔与所述送气机构连通，用于将从所述送气机构输送的外部空气导入容器内。7.根据权利要求6所述的废弃物处理装置，其特征在于， 所述容器的内容积是15m3以上，所述送气机构在处理时从所述通气孔导入所述容器内的每分钟的送风量(m3)是所述容器的内容积(m3)的1/4以上。8.根据权利要求6所述的废弃物处理装置，其特征在于， 所述送气机构在处理时从所述通气孔导入所述容器内的送风的静压力是15kPa以上。9.根据权利要求6所述的废弃物处理装置，其特征在于， 所述废弃物处理装置具有换热机构，所述换热机构利用来自所述排气机构的废气的热量来对从所述送气机构导入容器内的外部空气进行加温。10.—种废弃物处理方法，使用废弃物处理装置对有机性废弃物进行堆肥化，所述废弃物处理方法的特征在于， 所述废弃物处理装置是权利要求7所述的废弃物处理装置。
【文档编号】B01F7/16GK106061634SQ201580010094
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月23日
【发明人】鸟丸喜之
【申请人】中部埃科特克株式会社