有機質材料発酵処理装置
【課題】人的な切り返し作業及び撹拌作業が不要で、微生物活動を活発に行わせることができ、完熟堆肥の製造期間を短縮できる有機質材料発酵処理装置を提供する。
【解決手段】有機質材料６を堆積させて発酵させる処理槽１の側壁３下部に空気取出口５を設け、処理槽１の上部側に吸引口８を設けると共に、吸引口８を吸引管路９を介して吸引手段１０に接続し、吸引手段１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から空気を処理槽１内に導入して、処理槽１内に堆積された有機質材料６の下部側から上部側へと通気させ、吸引口８から吸引管路９を通じて排気させるようにしてなる。
【解決手段】有機質材料６を堆積させて発酵させる処理槽１の側壁３下部に空気取出口５を設け、処理槽１の上部側に吸引口８を設けると共に、吸引口８を吸引管路９を介して吸引手段１０に接続し、吸引手段１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から空気を処理槽１内に導入して、処理槽１内に堆積された有機質材料６の下部側から上部側へと通気させ、吸引口８から吸引管路９を通じて排気させるようにしてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜産廃棄物や農業廃棄物、その他の近年バイオマスと言われる有機質材料を処理槽内に堆積して発酵させることにより、堆肥等を製造する有機質材料発酵処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家畜排泄物等の畜産廃棄物や、菌床栽培後の菌床、オガクズ等の木質系廃棄物を含む農業廃棄物を材料として、堆肥を製造することは従来より一般に行われていることであり、有機農業における重要な肥料として堆肥が使用されている。肥料の製造にあたっては、処理槽である堆肥槽を設け、被処理物としての、例えば家畜排泄物に含まれる微生物、又は微生物を含む発酵資材を家畜排泄物と混合し、定期的に機械による撹拌やショベルカー等による切り返しを行って微生物に酸素を供給し、発酵を促進するようにしている。また、堆積された処理物の下部、つまり処理層の床部に空気口を設け、この空気口より送風して微生物に酸素を供給することもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような従来の堆肥製造においては、次の(a) 〜(f) に示すような問題点がある。(a) 微生物が発酵するのに適正な環境をつくって発酵分解を行っている過程で、人的な撹拌や切り返しを行うと、微生物を取り巻く環境が急激に変わるため、微生物の活動が低下して発酵速度が減速される。このため、処理する家畜排泄物の種類、質により異なるが、堆肥として完熟するまでに長期間を必要としているのが現状である。
(b) ショベルカー等によって人的な切り返しを行う場合は、空気と接している被処理物の上面に緊密な層ができて、発酵に伴う炭酸ガス排出の妨げとなり、微生物の活動が低下する。
(c) 機械撹拌においては、発酵ガス等に対処するため、撹拌機材料にステンレス鋼を使用するため、設備費が高価となる。また、撹拌のための回転部分は耐用期間が短く且つ故障も多く、多大なメンテナンス費用を必要とする。また、回転部分が故障すると、撹拌動作が停止して、被処理物の発酵が一定期間停止する。また、機械撹拌用装置は固定式であるため、他の場所へ移動して処理物を処理することはできない。
(d) ストックされた被処理物の下部に空気口を設けて送風する構造においては、被処理物を堆積することにより、その荷重で空気口が圧迫され、床部から高圧で空気を圧送しても、堆肥内への送風効果はほとんど得られない状態となる。
(e) 人的に切り返しを行う設備では、発酵による炭酸ガス、アンモニアガスが作業場全体に充満するため、作業員の健康に支障を来す。
(f) 人的な切り返しや機械撹拌では、発酵熱によって発生する蒸気を積極的に外部に脱水しないため、堆肥の水分含有率が高く、堆肥の運搬、土壌との混和、保存等の作業に多大な労力を必要とする。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点を解消できる有機質材料発酵処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の有機質材料発酵処理装置は、有機質材料６を堆積させて発酵させる処理槽１の側壁３下部に空気取出口５を設け、処理槽１の上部側に吸引口８を設けると共に、吸引口８を吸引管路９を介して吸引手段１０に接続し、この吸引手段１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から空気を処理槽１内に導入して、処理槽１内に堆積された有機質材料６の下部側から上部側へと通気させ、吸引口８から吸引管路９を通じて排気させるようにしてなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、請求項１に記載の有機質材料発酵処理装置において、前記空気取出口５の内側には、有機質材料６の荷重により空気取出口５が閉塞するのを防ぐ閉塞防止板７を設けてなることを特徴とする。
【０００７】
請求項３は、請求項１又は２に記載の有機質材料発酵処理装置において、前記空気取出口５は、処理槽１の側壁３下部に上下に一定間隔で夫々外側から内側に向かって下り傾斜状に開口する複数のスリット５ａ・・・からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項４は、処理槽１内の所要高さ位置に、堆積される有機質材料６の下部側の密度が増大して空気の流通が悪くなるのを防止するために有機質材料６の直圧を抑える直圧抑え板１７を設けてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項５は、請求項１〜４の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置において、前記処理槽１は、側壁３と底壁４とにより形成される槽本体２からなり、前記吸引口８は、槽本体２内に堆積された有機質材料の表層部に上方より突入するように配設されることを特徴とする。
【００１０】
請求項６は、請求項１〜４の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置において、前記処理槽１は、側壁３と底壁４とにより形成される槽本体２と、槽本体２の上方開放部を全面覆うように設けられるカバー体１６とからなり、前記吸引口８はカバー体１６に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７は、請求項１〜６の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置において、前記吸引管路９には、この吸引管路９を通じて排気される発酵ガスを脱臭する脱臭装置１１を設けてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の有機質材料発酵処理装置は、吸引手段１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から空気を処理槽１内に導入して、処理槽１内に堆積された有機質材料６の通気を行わせるようにした吸引方式の装置であって、人的な切り返し・撹拌作業を行わないから、発酵期間における微生物環境の変化を最小限に止めることができ、これにより微生物による発酵活動が連続的となって、堆肥製造の場合の完熟堆肥の製造期間を短縮することができる。また、この吸引方式の装置では、堆積した処理物である有機質材料６の様々な方向から空気が吸引されるため、炭酸ガスが有機質材料６内に蓄積することがなく、微生物活動をより活発に行わせることができる。
【００１３】
また、この吸引式発酵処理装置では、機械的駆動部分が吸引手段１０のみであるから、設備費が少なく、電力の消費が少なくて済む。また、人的な切り返し作業及び撹拌作業が不要で、一日当たりの人的管理も極めて短時間で済むため、日常のランニングコストを極力少なくできる。また装置は、処理槽１に空気取出口５と吸引口８とを設けて、吸引手段１０により吸引するようにした単純な構造であるから、故障が極めて少なく、長期的な連続運転が可能である。
【００１４】
また、この吸引式発酵処理装置では、処理槽１の側壁３下部に空気取出口５を設けて、この空気取出口５より空気を処理槽１内に導入するから、空気取出口５が、堆積される有機質材料６の荷重で圧迫されることがなく、処理槽１内の有機質材料６の下層部から上層部まで比較的均一に通気させることができて、有機質材料６を有効に発酵させることができる。
【００１５】
またこの装置によって堆肥を製造する場合、発酵熱に伴って有機質材料６から発生する蒸気を吸引することにより、有機質材料６からの脱水の速度が早まって、水分量が少なくなり、その結果成分が濃縮された完熟堆肥を製造することができる。従って、製造された堆肥は、水分量が少ないことによって軽量となるため、運搬が容易となり、土壌との混和が容易となり、また養分が濃縮されているために、堆肥の施用量を減量できて、作業性が向上し、また袋に詰めて保存する場合も作業性が向上する。また、完熟堆肥の製造期間を短縮できることから、従来の堆肥製造装置の処理槽と同じ容量のものに比べて数倍の堆肥処理を行うことができる。
【００１６】
請求項２に係る発明のように、処理槽１の側壁３下部に設けた空気取出口５の内側に、閉塞防止板７を設けたことによって、槽本体２内に堆積された有機質材料６の荷重で空気取出口５が閉塞されるのを有効に防止できる。
【００１７】
請求項３に係る発明のように、空気取出口５が、処理槽１の側壁３下部に上下に一定間隔で夫々外側から内側に向かって下り傾斜状に開口する複数のスリット５ａ・・・からなるものによれば、外気は、上下複数のスリット５ａ・・・の夫々により下り傾斜状に誘導されて有機質材料６の下層部に導入された後、上向き弧状を成して有機質材料６の中間槽部から上層部へ上昇することになり、それにより堆積された有機質材料６の下層部から上層部にわたる有機質材料６全体への通気が均一且つ適正になされて、有機質材料６の発酵をより一層有効に行わせることができる。
【００１８】
請求項４に係る発明のように、処理槽１内の所要高さ位置に有機質材料６の直圧を抑える直圧抑え板１７を設けることにより、堆積される有機質材料の下部側の密度が増大しても、有機質材料６内の空気の流通が阻害されず、通気を良好に行わせることができる。
【００１９】
請求項５に係る発明のように、処理槽１が、側壁３と底壁４とにより形成されて、上方側が開放された槽本体２からなる場合に、吸引口８を、槽本体２内に堆積された有機質材料の表層部に上方より突入するように配設することにより、有機質材料６に対して有効に吸引力を作用させて、空気取出口５から外気を確実に導入させることができる。
【００２０】
請求項６に係る発明のように、処理槽１が、側壁３と底壁４とで形成される槽本体２と、槽本体２の上方開放部を全面覆うように設けられるカバー体１６とからなる場合には、吸引口８をカバー体１６に設けることによって、有機質材料６から発生する蒸気を含む発酵ガスを効率良く有効に吸引することができる。
【００２１】
請求項７に係る発明のように、吸引管路９に脱臭装置１１を設けることにより、吸引管路９を通じて排気される発酵ガスが臭気を伴う場合は、この脱臭装置１１で脱臭することによって、臭気のないガスのみを排出でき、作業員の健康に支障を来すことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る有機質材料発酵処理装置の一実施形態を示す一部断面正面図である。
【図２】本発明に係る有機質材料発酵処理装置の他の実施形態を示す一部断面正面図である。
【図３】処理槽での堆肥堆積後の日数と堆肥温度との関係を示すグラフである。
【図４】(a) 〜(c) は、処理槽への被処理物の投入方法、処理槽での処理、及び処理槽で処理された被処理物の取り出し方法を簡単に説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、本発明に係る有機質材料発酵処理装置を示す図１において、１は有機質材料６を堆積させて発酵させる処理槽で、前後左右の四側壁３・・・と底壁４とを備えた槽本体２からなり、槽本体２には各側壁３の下部に空気取出口５が設けられ、この空気取出口５の内側には、槽本体２内に堆積される被処理物である有機質材料６の荷重によって空気取出口５が閉塞されるのを防ぐ閉塞防止板７が設けられている。空気取出口５は、各側壁３の下部に上下に一定間隔で夫々側壁３の外側から内側に向かって下り傾斜状に開口するように形成された複数のスリット５ａ・・・からなる。
【００２４】
処理槽１には槽本体２内の上部に、複数の吸引口８が、処理槽１内に堆積された有機質材料６の表層部に上方より突入するように配設されている。これらの吸引口８は、処理槽１の上方に配管された吸引管路９から分岐した複数の分岐管路９ａに設けられたもので、吸引管路９の先端側には吸引手段としての吸引ブロワー（送風機）１０が設けられ、また吸引管路９には、この吸引管路９を通じて処理槽１内から排気される発酵ガスを脱臭する脱臭装置１１が介設されている。
【００２５】
また図１に示すように、槽本体２内の中央部には温度計１２が設置され、吸引管路９の各分岐管路９ａには、圧力計１３、風速計１４及び吸引バランス調整ゲート１５が設けられている。吸引バランス調整ゲート１５は、吸引口８が複数設けてある場合に、何れの吸引口８も吸引圧力及び風速が互いにバランスをとるように調整するためのものである。
【００２６】
また、槽本体２の各側壁３及び底壁４には夫々の内側面に断熱層３ａ，４ａを設けて、有機質材料６で発生する発酵熱を外部へ逃がさないようにしている。
【００２７】
脱臭装置１１は、周知構造のもので、図１に概略示すように、発酵ガス冷却タンク２１と、冷却水の通る水管２２をタンク２１内に例えば螺旋状に配管した冷却水循環器２３とからなるもので、吸引管路９からの熱を持った発酵ガスを入口部２１ａよりタンク２１内に導入し、この発酵ガスをタンク２１内で水管２２の水と熱交換して冷却することにより、発酵ガスの臭気粒子を凝結させて、タンク２１内面に結露させ、タンク２１の底部より結露廃液として適宜取り出し、臭気のないガスのみをタンクの出口部２１ｂから排出させるようにしたものである。図中の２４は、タンク２１に溜まった廃液のレベルを検知するレベル計、２５，２６は電動バルブで、タンク２１内の廃液が或る一定レベルになると、上下バルブ２５，２６が適宜に開閉して廃液を排出させるようになっている。
【００２８】
次に、上述した図１に示す有機質材料発酵処理装置を使用して完熟堆肥を製造する場合について説明する。
【００２９】
先ず、生牛糞に好熱菌を含む微生物群の粉末を所要の割合で混合した有機質材料６を、処理槽１の槽本体２内に堆積し、図１に示すように各吸引口８が有機質材料６の表層部に上方より突入する状態とした。この時、槽本体２の各側壁３下部にある空気取出口５は、閉塞防止板７によって、槽本体２内に堆積された有機質材料６の荷重で閉塞されるのを防止されている。
【００３０】
有機質材料６の堆積後、吸引ブロワー（吸引手段）１０を作動させて各吸引口８より吸引を行わせると、槽本体２の周囲の空気が、各側壁３下部の空気取出口５より図１の矢印で示すように処理槽１内に大量に導入され、しかしてこの空気は、槽本体２内に堆積された有機質材料６の堆積層の下部側から上部側へと通気されて、吸引口８より吸引管路９に吸引される。またこの時、槽本体２は上方側が開放されているから、上方からも多少有機質材料６内に空気が導入される。
【００３１】
このように、吸引ブロワー１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から外気が処理槽１内に大量に導入されて、槽本体２内に堆積された有機質材料６の堆積層の下部側から上部側へ至る堆積層の全域にわたり通気されるから、炭酸ガスが有機質材料６内に蓄積することがなく、微生物の発酵活動がより活発で且つ有効に行われ、これによって発酵熱が上がり、この発酵熱に伴って有機質材料６内から発生する蒸気量も多くなる。
【００３２】
しかして、上記のように発酵熱に伴って有機質材料６から発生する蒸気は、吸引口８での吸引作用によって、他の発酵ガスと共に吸引口８から分岐管路９ａを通じて吸引管路９に吸引される。これにより、処理槽１内の有機質材料６の脱水が有効に促進されて、水分量が少なく、成分が濃縮された完熟堆肥を製造することができる。吸引ブロワー１０によって吸引管路９に吸引される吸引ガス（発酵ガス及び蒸気）量は、引き過ぎ、引き足らずによって微生物（菌）の分解速度に大きな影響を与えるため、吸引圧力が常に一定になるように圧力信号により吸引ブロワー１０を制御するようになっている。即ち、図１及び図２に示す有機質材料発酵処理装置においては、圧力計１３と吸引ブロワー１０との間に、圧力計１３からの圧力信号によって吸引ブロワー１０の吸引量を制御する制御装置（図示省略）が介装される。また、この有機質材料発酵処理装置は、有機質材料６により、発酵促進資材に応じ、温度計１２を見ながら、適正な吸引速度を設定することができる構造となっている。
【００３３】
この場合、外気が槽本体２の空気取出口５から有機質材料６内へ大量に導入されることによって、有機質材料６内の温度環境に顕著な変化を及ぼさず且つ有機質材料６から発生する蒸気を十分吸引できるようにするため、吸引時における風量を適宜に設定しておく。この風量の設定は、図１に示す圧力計１３、風速計１４及び吸引バランス調整ゲート１５によって行う。
【００３４】
また、吸引口８から吸引管路９に吸引される吸引ガス中のアンモニアガスは、脱臭装置１１において蒸気を凝結させた水中に溶解させて結露廃液として取り出すことによって、アンモニアを含まないガスが外部へ排出されることになる。
【００３５】
図２は本発明に係る有機質材料発酵処理装置の他の実施形態を示している。この装置の処理槽１は、前後左右の四側壁３・・・と底壁４とを備えた槽本体２と、この槽本体２の上方開放部を全面覆うように設けられたカバー体１６とから構成されていて、カバー体１６に複数の吸引口８が一体に設けられている点が、図１の装置と異なっており、これ以外はほとんど同じである。即ち、槽本体２に設けられた空気取出口５は、図１のもと同じで、各側壁３の下部に上下に一定間隔で夫々側壁３の外側から内側に向かって下り傾斜状に開口するように形成された複数のスリット５ａ・・・からなる。また各吸引口８は、分岐管路９ａを介して吸引管路９に通じ、この吸引管路９の先端側に吸引手段としての吸引ブロワー（送風機）１０が設けられている。吸引管路９には、図１の装置のように途中に脱臭装置１１を介設してもよい。尚、カバー体１６は、槽本体２の上端部に取り外し可能に取り付けるようにしてもよいし、図４に示す処理槽１のように、カバー体１６の一端部を槽本体２上端部にヒンジで枢着することにより開閉自在としてもよい。
【００３６】
また処理槽１内には所要高さ位置に、堆積される有機質材料６の下部側の密度が増大して空気の流通が悪くなるのを防止するために有機質材料６の直圧を抑える直圧抑え板１７が複数設けられている。各直圧抑え板１７は、図２に示す通り断面山形に形成されたもので、図示は省略するが、両端部が槽本体２の対向する側壁３，３に固定された構造となっている。また、槽本体２内の中央部には温度計１２が設けられ、カバー体１６には風速計１４が設けられ、吸引管路９には圧力計１３が設けられている。
【００３７】
この図２に示す有機質材料発酵処理装置を使用して、完熟堆肥を製造するには、生牛糞に好熱菌を含む微生物群の粉末を所要の割合で混合した有機質材料６を、処理槽１の槽本体２内に図１に示すような状態に堆積する。有機質材料６の堆積後、吸引ブロワー１０を作動させ、カバー体１６の各吸引口８より吸引を行わせると、槽本体２の周囲の空気が、各側壁３下部の空気取出口５より図２の矢印で示すように処理槽１内に大量に導入され、そしてこの空気は、槽本体２内に堆積された有機質材料６の堆積層の下部側から上部側へと通気され、吸引口８より吸引管路９に吸引されて排出される。
【００３８】
図１に示す装置も、この図２に示す装置も同様であるが、空気取出口５の内側に閉塞防止板７が設けられているため、有機質材料６の荷重によって空気取出口５が閉塞されることがなく、外気を槽本体２内の下部側へ有効に導入させることができる。また、空気取出口５は、前後左右の四側壁３・・・の各側壁３の下部に上下に一定間隔で夫々側壁３の外側から内側に向かって下り傾斜状に開口するように形成された複数のスリット５ａ・・・からなり、しかも閉塞防止板７がスリット５ａと同じ傾斜で最上部のスリット５ａの上側で配設されているために、外気は、図１，図２の矢印で示すように、上下複数のスリット５ａ・・・の夫々により下り傾斜状に誘導されて有機質材料６の下層部に導入された後、上向き弧状を成して有機質材料６の中間槽部から上層部へ上昇することになり、それにより堆積された有機質材料６の下層部から上層部にわたる有機質材料６全体への通気が均一且つ適正になされて、有機質材料６の発酵をより一層有効に行わせることができる。
【００３９】
また処理槽１内には直圧抑え板１７が設けてあって、堆積される有機質材料６の下部側の密度が増大して空気の流通が悪くなるのが防止されるから、有機質材料６内への通気を一層良好に行わせて、有機質材料６の発酵をより一層有効に行わせることができる。また上記空気取出口５から外気が処理槽１内に大量に導入されて、槽本体２内に堆積された有機質材料６の堆積層の下部側から上部側へ至る堆積層全域にわたり通気されることから、炭酸ガスが有機質材料６内に蓄積することなく、微生物の発酵活動がより活発で且つ有効に行われ、これによって発酵熱が上がり、この発酵熱に伴って有機質材料６内から発生する蒸気量も多くなる。そして、発酵熱に伴って有機質材料６から発生する蒸気は、吸引口８での吸引作用により、カバー体１６の吸引口８から分岐管路９ａを通じて吸引管路９へと吸引され、これにより処理槽１内の有機質材料６の脱水が有効に促進されて、水分量が例えば１５％前後と少なく、成分が濃縮された完熟堆肥を製造することができる。
【００４０】
表−１は図２に示す装置を使用して完熟堆肥を製造した時の堆肥（有機質材料）堆積後の各日数ごとに温度計１２によって計測した堆肥内温度を示すもので、この堆積後の日数と堆肥内温度との関係を表すグラフを図３に示す。この時の完熟堆肥の具体的な製造方法は、以下に説明する通りである。
【００４１】
上記完熟堆肥の製造において、先ず、水分６７．４％を含む生牛糞に好熱菌を含む微生物群の粉末を、乾物あたり夫々１５：１の割合で混合し、これを有機質材料６として処理槽１に堆積した。この有機質材料６の堆積後、有機質材料６への酸素供給と有機質材料６から発生する蒸気を排出して脱水を促進するために、吸引ブロワー１０を作動させて吸引を開始した。この吸引ブロワー１０には４００Ｗリングブロワーを使用し、直径４８cm、高さ７８cmの強化樹脂製の円筒形ドラムによって吸引を行った。吸引時における風量は、外気が大量に有機質材料（堆肥）６に入ることによって、有機質材料６内の温度環境に顕著な変化を及ぼさず且つ有機質材料６から発生する蒸気を十分吸引できるように、約１２０m3／時間に設定した。
【００４２】
その結果、表−１及び図３のグラフに示すように、１日経過後に、有機質材料（堆肥）６内の温度は６８℃に達し、その後約３０日間は７５℃前後に安定し、８０日が経過するまでは５５〜６０℃程度、８０日以後は４０℃前後で推移した。 尚、有機質材料６の堆積後１１８日（約４ヶ月）の水分含有量は１５．７％、炭素／窒素比は１７．５であり、十分に乾燥した完熟堆肥（完熟堆肥の炭素／窒素比は１５〜２０と定義されている）を製造することができた。
【００４３】
図４は、上述した有機質材料発酵処理装置の使用による堆肥の製造において、処理槽１への有機質材料６の投入方法と、堆肥製造後の堆肥の取り出し方法とを例示したもので、先ず、(a) に示すように、処理槽１のカバー体１６を開放して、有機質材料６を、ベルトコンベア２７（ショベルカーでもよい）によって槽本体２内に投入する。有機質材料６の投入後、(b) に示すようにカバー体１６を閉じた処理槽１内において有機質材料６の発酵脱水処理を行い、前述のように十分に乾燥した完熟堆肥を製造する。完熟堆肥の製造後、(c) に示すように、処理槽１のカバー体１６を開放し、バキューム式製品取り出し機２８の吸引パイプ２９を処理槽１の槽本体２内に挿入し、槽本体２内の堆肥製品３０を吸引して、排出シュート３１より製品台車３２に排出する。この場合、製造された堆肥製品３０の水分含有量は２０％以下（前述の例では１５．７％）と少ないため、バキューム方式により簡単に取り出すことができる。
【００４４】
上記のように製造される脱水有機質材料である堆肥は、有機脱水肥料であって、有機農業における基肥として使用され、また有機液肥と併用されるなどして、ビニールハウス栽培、水耕栽培、溶液栽培に利用される。また、この脱水有機質材料は、堆肥に使用されるだけでなく、粉末燃料あるいは固形燃料として、ボイラー、タービン等の燃焼エネルギー源に利用されて、温水や温風、そして電力を得ることができる。
【００４５】
以上説明したように、本発明に係る有機質材料発酵処理装置は、吸引ブロワー１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から空気を処理槽１内に導入して、処理槽１内に堆積された有機質材料６の通気を行わせるようにした吸引方式の処理装置であって、人的な切り返し作業及び撹拌作業を一切行わないから、発酵期間における微生物環境の変化を最小限に止めることができ、これによって微生物による発酵活動が連続的となり、堆肥を製造する場合の完熟堆肥の製造期間を短縮することができる。また、この吸引方式は、堆積した処理物である有機質材料６の様々な方向から空気が吸引されるため、炭酸ガスが有機質材料６内に蓄積することがなく、微生物活動をより活発に行わせることができる。
【００４６】
また、この吸引方式による発酵処理装置では、機械的駆動部分が実質的に吸引ブロワー１０のみであるから、設備費が少なく、電力の消費が少なくて済む。また人的な切り返し作業及び撹拌作業が不要で、人的管理は、１日当たり１時間程度の極めて短い時間で済むため、日常のランニングコストを極力少なくできる。また、発酵処理装置は、処理槽１に空気取出口５と吸引口８とを設けて、吸引ブロワー１０により吸引するようにした単純な構造であるから、故障が極めて少なく、長期的な連続運転が可能である。
【００４７】
また、この吸引式発酵処理装置では、処理槽１の側壁３下部に空気取出口５を設けて、この空気取出口５より空気を処理槽１内に導入するから、空気取出口５が、堆積される有機質材料６の荷重で圧迫されることがなく、処理槽１内の有機質材料６の下層部から上層部まで比較的均一に通気させることができて、有機質材料６を有効に発酵させることができる。
【００４８】
またこの装置によって堆肥を製造する場合、発酵熱に伴って有機質材料６から発生する蒸気を吸引することにより、有機質材料６からの脱水の速度が早まって、水分量が少なくなり、その結果成分が濃縮された完熟堆肥を製造することができる。従って、製造された堆肥は、水分量が少ないことによって軽量となるため、運搬が容易となり、土壌との混和が容易となり、また養分が濃縮されているために、堆肥の施用量を減量できて、作業性が向上し、また袋に詰めて保存する場合も作業性が向上する。また、完熟堆肥の製造期間を短縮できることから、従来の堆肥製造装置の処理槽と同じ容量のものに比べて数倍の堆肥処理を行うことができる。
【００４９】
また上記吸引式発酵処理装置では、処理槽１の側壁３下部に設けた空気取出口５の内側に、閉塞防止板７を設けたことによって、槽本体２内に堆積された有機質材料６の荷重で空気取出口５が閉塞されるのを有効に防止できる。また、空気取出口５は、処理槽１の側壁３下部に上下に一定間隔で夫々外側から内側に向かって下り傾斜状に開口する複数のスリット５ａ・・・からなるため、外気は、上下複数のスリット５ａ・・・の夫々により下り傾斜状に誘導されて有機質材料６の下層部に導入された後、上向き弧状を成して有機質材料６の中間槽部から上層部へ上昇することになり、それにより堆積された有機質材料６の下層部から上層部にわたる有機質材料６全体への通気が均一且つ適正になされて、有機質材料６の発酵をより一層有効に行わせることができる。
【００５０】
また、図２に示す吸引式発酵処理装置のように、処理槽１内の所要高さ位置に、有機質材料６の直圧を抑える直圧抑え板１７を設けることにより、堆積される有機質材料の下部側の密度が増大しても、有機質材料６内の空気の流通が阻害されず、通気を良好に行わせることができる。
【００５１】
また図１に示す吸引式発酵処理装置のように、処理槽１が、側壁３と底壁４とにより形成されて、上方側が開放された槽本体２からなる場合に、吸引口８を、槽本体２内に堆積された有機質材料の表層部に上方より突入するように配設することにより、有機質材料６に対して有効に吸引力を作用させて、空気取出口５から外気を確実に導入させることができる。また図２に示す吸引式発酵処理装置のように、処理槽１が、側壁３と底壁４とで形成される槽本体２と、槽本体２の上方開放部を全面覆うように設けられるカバー体１６とからなる場合には、吸引口８をカバー体１６に設けることによって、有機質材料６から発生する蒸気を含む発酵ガスを効率良く有効に吸引することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 処理槽
２ 槽本体
３ 側壁
４ 底壁
５ 空気取出口
６ 有機質材料
７ 閉塞防止板
８ 吸引口
９ 吸引管路
１０ 吸引手段（吸引ブロワー）
１１ 脱臭装置
１６ カバー体
１７ 直圧抑え板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜産廃棄物や農業廃棄物、その他の近年バイオマスと言われる有機質材料を処理槽内に堆積して発酵させることにより、堆肥等を製造する有機質材料発酵処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家畜排泄物等の畜産廃棄物や、菌床栽培後の菌床、オガクズ等の木質系廃棄物を含む農業廃棄物を材料として、堆肥を製造することは従来より一般に行われていることであり、有機農業における重要な肥料として堆肥が使用されている。肥料の製造にあたっては、処理槽である堆肥槽を設け、被処理物としての、例えば家畜排泄物に含まれる微生物、又は微生物を含む発酵資材を家畜排泄物と混合し、定期的に機械による撹拌やショベルカー等による切り返しを行って微生物に酸素を供給し、発酵を促進するようにしている。また、堆積された処理物の下部、つまり処理層の床部に空気口を設け、この空気口より送風して微生物に酸素を供給することもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような従来の堆肥製造においては、次の(a) 〜(f) に示すような問題点がある。(a) 微生物が発酵するのに適正な環境をつくって発酵分解を行っている過程で、人的な撹拌や切り返しを行うと、微生物を取り巻く環境が急激に変わるため、微生物の活動が低下して発酵速度が減速される。このため、処理する家畜排泄物の種類、質により異なるが、堆肥として完熟するまでに長期間を必要としているのが現状である。
(b) ショベルカー等によって人的な切り返しを行う場合は、空気と接している被処理物の上面に緊密な層ができて、発酵に伴う炭酸ガス排出の妨げとなり、微生物の活動が低下する。
(c) 機械撹拌においては、発酵ガス等に対処するため、撹拌機材料にステンレス鋼を使用するため、設備費が高価となる。また、撹拌のための回転部分は耐用期間が短く且つ故障も多く、多大なメンテナンス費用を必要とする。また、回転部分が故障すると、撹拌動作が停止して、被処理物の発酵が一定期間停止する。また、機械撹拌用装置は固定式であるため、他の場所へ移動して処理物を処理することはできない。
(d) ストックされた被処理物の下部に空気口を設けて送風する構造においては、被処理物を堆積することにより、その荷重で空気口が圧迫され、床部から高圧で空気を圧送しても、堆肥内への送風効果はほとんど得られない状態となる。
(e) 人的に切り返しを行う設備では、発酵による炭酸ガス、アンモニアガスが作業場全体に充満するため、作業員の健康に支障を来す。
(f) 人的な切り返しや機械撹拌では、発酵熱によって発生する蒸気を積極的に外部に脱水しないため、堆肥の水分含有率が高く、堆肥の運搬、土壌との混和、保存等の作業に多大な労力を必要とする。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点を解消できる有機質材料発酵処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の有機質材料発酵処理装置は、有機質材料６を堆積させて発酵させる処理槽１の側壁３下部に空気取出口５を設け、処理槽１の上部側に吸引口８を設けると共に、吸引口８を吸引管路９を介して吸引手段１０に接続し、この吸引手段１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から空気を処理槽１内に導入して、処理槽１内に堆積された有機質材料６の下部側から上部側へと通気させ、吸引口８から吸引管路９を通じて排気させるようにしてなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、請求項１に記載の有機質材料発酵処理装置において、前記空気取出口５の内側には、有機質材料６の荷重により空気取出口５が閉塞するのを防ぐ閉塞防止板７を設けてなることを特徴とする。
【０００７】
請求項３は、請求項１又は２に記載の有機質材料発酵処理装置において、前記空気取出口５は、処理槽１の側壁３下部に上下に一定間隔で夫々外側から内側に向かって下り傾斜状に開口する複数のスリット５ａ・・・からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項４は、処理槽１内の所要高さ位置に、堆積される有機質材料６の下部側の密度が増大して空気の流通が悪くなるのを防止するために有機質材料６の直圧を抑える直圧抑え板１７を設けてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項５は、請求項１〜４の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置において、前記処理槽１は、側壁３と底壁４とにより形成される槽本体２からなり、前記吸引口８は、槽本体２内に堆積された有機質材料の表層部に上方より突入するように配設されることを特徴とする。
【００１０】
請求項６は、請求項１〜４の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置において、前記処理槽１は、側壁３と底壁４とにより形成される槽本体２と、槽本体２の上方開放部を全面覆うように設けられるカバー体１６とからなり、前記吸引口８はカバー体１６に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７は、請求項１〜６の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置において、前記吸引管路９には、この吸引管路９を通じて排気される発酵ガスを脱臭する脱臭装置１１を設けてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の有機質材料発酵処理装置は、吸引手段１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から空気を処理槽１内に導入して、処理槽１内に堆積された有機質材料６の通気を行わせるようにした吸引方式の装置であって、人的な切り返し・撹拌作業を行わないから、発酵期間における微生物環境の変化を最小限に止めることができ、これにより微生物による発酵活動が連続的となって、堆肥製造の場合の完熟堆肥の製造期間を短縮することができる。また、この吸引方式の装置では、堆積した処理物である有機質材料６の様々な方向から空気が吸引されるため、炭酸ガスが有機質材料６内に蓄積することがなく、微生物活動をより活発に行わせることができる。
【００１３】
また、この吸引式発酵処理装置では、機械的駆動部分が吸引手段１０のみであるから、設備費が少なく、電力の消費が少なくて済む。また、人的な切り返し作業及び撹拌作業が不要で、一日当たりの人的管理も極めて短時間で済むため、日常のランニングコストを極力少なくできる。また装置は、処理槽１に空気取出口５と吸引口８とを設けて、吸引手段１０により吸引するようにした単純な構造であるから、故障が極めて少なく、長期的な連続運転が可能である。
【００１４】
また、この吸引式発酵処理装置では、処理槽１の側壁３下部に空気取出口５を設けて、この空気取出口５より空気を処理槽１内に導入するから、空気取出口５が、堆積される有機質材料６の荷重で圧迫されることがなく、処理槽１内の有機質材料６の下層部から上層部まで比較的均一に通気させることができて、有機質材料６を有効に発酵させることができる。
【００１５】
またこの装置によって堆肥を製造する場合、発酵熱に伴って有機質材料６から発生する蒸気を吸引することにより、有機質材料６からの脱水の速度が早まって、水分量が少なくなり、その結果成分が濃縮された完熟堆肥を製造することができる。従って、製造された堆肥は、水分量が少ないことによって軽量となるため、運搬が容易となり、土壌との混和が容易となり、また養分が濃縮されているために、堆肥の施用量を減量できて、作業性が向上し、また袋に詰めて保存する場合も作業性が向上する。また、完熟堆肥の製造期間を短縮できることから、従来の堆肥製造装置の処理槽と同じ容量のものに比べて数倍の堆肥処理を行うことができる。
【００１６】
請求項２に係る発明のように、処理槽１の側壁３下部に設けた空気取出口５の内側に、閉塞防止板７を設けたことによって、槽本体２内に堆積された有機質材料６の荷重で空気取出口５が閉塞されるのを有効に防止できる。
【００１７】
請求項３に係る発明のように、空気取出口５が、処理槽１の側壁３下部に上下に一定間隔で夫々外側から内側に向かって下り傾斜状に開口する複数のスリット５ａ・・・からなるものによれば、外気は、上下複数のスリット５ａ・・・の夫々により下り傾斜状に誘導されて有機質材料６の下層部に導入された後、上向き弧状を成して有機質材料６の中間槽部から上層部へ上昇することになり、それにより堆積された有機質材料６の下層部から上層部にわたる有機質材料６全体への通気が均一且つ適正になされて、有機質材料６の発酵をより一層有効に行わせることができる。
【００１８】
請求項４に係る発明のように、処理槽１内の所要高さ位置に有機質材料６の直圧を抑える直圧抑え板１７を設けることにより、堆積される有機質材料の下部側の密度が増大しても、有機質材料６内の空気の流通が阻害されず、通気を良好に行わせることができる。
【００１９】
請求項５に係る発明のように、処理槽１が、側壁３と底壁４とにより形成されて、上方側が開放された槽本体２からなる場合に、吸引口８を、槽本体２内に堆積された有機質材料の表層部に上方より突入するように配設することにより、有機質材料６に対して有効に吸引力を作用させて、空気取出口５から外気を確実に導入させることができる。
【００２０】
請求項６に係る発明のように、処理槽１が、側壁３と底壁４とで形成される槽本体２と、槽本体２の上方開放部を全面覆うように設けられるカバー体１６とからなる場合には、吸引口８をカバー体１６に設けることによって、有機質材料６から発生する蒸気を含む発酵ガスを効率良く有効に吸引することができる。
【００２１】
請求項７に係る発明のように、吸引管路９に脱臭装置１１を設けることにより、吸引管路９を通じて排気される発酵ガスが臭気を伴う場合は、この脱臭装置１１で脱臭することによって、臭気のないガスのみを排出でき、作業員の健康に支障を来すことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る有機質材料発酵処理装置の一実施形態を示す一部断面正面図である。
【図２】本発明に係る有機質材料発酵処理装置の他の実施形態を示す一部断面正面図である。
【図３】処理槽での堆肥堆積後の日数と堆肥温度との関係を示すグラフである。
【図４】(a) 〜(c) は、処理槽への被処理物の投入方法、処理槽での処理、及び処理槽で処理された被処理物の取り出し方法を簡単に説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、本発明に係る有機質材料発酵処理装置を示す図１において、１は有機質材料６を堆積させて発酵させる処理槽で、前後左右の四側壁３・・・と底壁４とを備えた槽本体２からなり、槽本体２には各側壁３の下部に空気取出口５が設けられ、この空気取出口５の内側には、槽本体２内に堆積される被処理物である有機質材料６の荷重によって空気取出口５が閉塞されるのを防ぐ閉塞防止板７が設けられている。空気取出口５は、各側壁３の下部に上下に一定間隔で夫々側壁３の外側から内側に向かって下り傾斜状に開口するように形成された複数のスリット５ａ・・・からなる。
【００２４】
処理槽１には槽本体２内の上部に、複数の吸引口８が、処理槽１内に堆積された有機質材料６の表層部に上方より突入するように配設されている。これらの吸引口８は、処理槽１の上方に配管された吸引管路９から分岐した複数の分岐管路９ａに設けられたもので、吸引管路９の先端側には吸引手段としての吸引ブロワー（送風機）１０が設けられ、また吸引管路９には、この吸引管路９を通じて処理槽１内から排気される発酵ガスを脱臭する脱臭装置１１が介設されている。
【００２５】
また図１に示すように、槽本体２内の中央部には温度計１２が設置され、吸引管路９の各分岐管路９ａには、圧力計１３、風速計１４及び吸引バランス調整ゲート１５が設けられている。吸引バランス調整ゲート１５は、吸引口８が複数設けてある場合に、何れの吸引口８も吸引圧力及び風速が互いにバランスをとるように調整するためのものである。
【００２６】
また、槽本体２の各側壁３及び底壁４には夫々の内側面に断熱層３ａ，４ａを設けて、有機質材料６で発生する発酵熱を外部へ逃がさないようにしている。
【００２７】
脱臭装置１１は、周知構造のもので、図１に概略示すように、発酵ガス冷却タンク２１と、冷却水の通る水管２２をタンク２１内に例えば螺旋状に配管した冷却水循環器２３とからなるもので、吸引管路９からの熱を持った発酵ガスを入口部２１ａよりタンク２１内に導入し、この発酵ガスをタンク２１内で水管２２の水と熱交換して冷却することにより、発酵ガスの臭気粒子を凝結させて、タンク２１内面に結露させ、タンク２１の底部より結露廃液として適宜取り出し、臭気のないガスのみをタンクの出口部２１ｂから排出させるようにしたものである。図中の２４は、タンク２１に溜まった廃液のレベルを検知するレベル計、２５，２６は電動バルブで、タンク２１内の廃液が或る一定レベルになると、上下バルブ２５，２６が適宜に開閉して廃液を排出させるようになっている。
【００２８】
次に、上述した図１に示す有機質材料発酵処理装置を使用して完熟堆肥を製造する場合について説明する。
【００２９】
先ず、生牛糞に好熱菌を含む微生物群の粉末を所要の割合で混合した有機質材料６を、処理槽１の槽本体２内に堆積し、図１に示すように各吸引口８が有機質材料６の表層部に上方より突入する状態とした。この時、槽本体２の各側壁３下部にある空気取出口５は、閉塞防止板７によって、槽本体２内に堆積された有機質材料６の荷重で閉塞されるのを防止されている。
【００３０】
有機質材料６の堆積後、吸引ブロワー（吸引手段）１０を作動させて各吸引口８より吸引を行わせると、槽本体２の周囲の空気が、各側壁３下部の空気取出口５より図１の矢印で示すように処理槽１内に大量に導入され、しかしてこの空気は、槽本体２内に堆積された有機質材料６の堆積層の下部側から上部側へと通気されて、吸引口８より吸引管路９に吸引される。またこの時、槽本体２は上方側が開放されているから、上方からも多少有機質材料６内に空気が導入される。
【００３１】
このように、吸引ブロワー１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から外気が処理槽１内に大量に導入されて、槽本体２内に堆積された有機質材料６の堆積層の下部側から上部側へ至る堆積層の全域にわたり通気されるから、炭酸ガスが有機質材料６内に蓄積することがなく、微生物の発酵活動がより活発で且つ有効に行われ、これによって発酵熱が上がり、この発酵熱に伴って有機質材料６内から発生する蒸気量も多くなる。
【００３２】
しかして、上記のように発酵熱に伴って有機質材料６から発生する蒸気は、吸引口８での吸引作用によって、他の発酵ガスと共に吸引口８から分岐管路９ａを通じて吸引管路９に吸引される。これにより、処理槽１内の有機質材料６の脱水が有効に促進されて、水分量が少なく、成分が濃縮された完熟堆肥を製造することができる。吸引ブロワー１０によって吸引管路９に吸引される吸引ガス（発酵ガス及び蒸気）量は、引き過ぎ、引き足らずによって微生物（菌）の分解速度に大きな影響を与えるため、吸引圧力が常に一定になるように圧力信号により吸引ブロワー１０を制御するようになっている。即ち、図１及び図２に示す有機質材料発酵処理装置においては、圧力計１３と吸引ブロワー１０との間に、圧力計１３からの圧力信号によって吸引ブロワー１０の吸引量を制御する制御装置（図示省略）が介装される。また、この有機質材料発酵処理装置は、有機質材料６により、発酵促進資材に応じ、温度計１２を見ながら、適正な吸引速度を設定することができる構造となっている。
【００３３】
この場合、外気が槽本体２の空気取出口５から有機質材料６内へ大量に導入されることによって、有機質材料６内の温度環境に顕著な変化を及ぼさず且つ有機質材料６から発生する蒸気を十分吸引できるようにするため、吸引時における風量を適宜に設定しておく。この風量の設定は、図１に示す圧力計１３、風速計１４及び吸引バランス調整ゲート１５によって行う。
【００３４】
また、吸引口８から吸引管路９に吸引される吸引ガス中のアンモニアガスは、脱臭装置１１において蒸気を凝結させた水中に溶解させて結露廃液として取り出すことによって、アンモニアを含まないガスが外部へ排出されることになる。
【００３５】
図２は本発明に係る有機質材料発酵処理装置の他の実施形態を示している。この装置の処理槽１は、前後左右の四側壁３・・・と底壁４とを備えた槽本体２と、この槽本体２の上方開放部を全面覆うように設けられたカバー体１６とから構成されていて、カバー体１６に複数の吸引口８が一体に設けられている点が、図１の装置と異なっており、これ以外はほとんど同じである。即ち、槽本体２に設けられた空気取出口５は、図１のもと同じで、各側壁３の下部に上下に一定間隔で夫々側壁３の外側から内側に向かって下り傾斜状に開口するように形成された複数のスリット５ａ・・・からなる。また各吸引口８は、分岐管路９ａを介して吸引管路９に通じ、この吸引管路９の先端側に吸引手段としての吸引ブロワー（送風機）１０が設けられている。吸引管路９には、図１の装置のように途中に脱臭装置１１を介設してもよい。尚、カバー体１６は、槽本体２の上端部に取り外し可能に取り付けるようにしてもよいし、図４に示す処理槽１のように、カバー体１６の一端部を槽本体２上端部にヒンジで枢着することにより開閉自在としてもよい。
【００３６】
また処理槽１内には所要高さ位置に、堆積される有機質材料６の下部側の密度が増大して空気の流通が悪くなるのを防止するために有機質材料６の直圧を抑える直圧抑え板１７が複数設けられている。各直圧抑え板１７は、図２に示す通り断面山形に形成されたもので、図示は省略するが、両端部が槽本体２の対向する側壁３，３に固定された構造となっている。また、槽本体２内の中央部には温度計１２が設けられ、カバー体１６には風速計１４が設けられ、吸引管路９には圧力計１３が設けられている。
【００３７】
この図２に示す有機質材料発酵処理装置を使用して、完熟堆肥を製造するには、生牛糞に好熱菌を含む微生物群の粉末を所要の割合で混合した有機質材料６を、処理槽１の槽本体２内に図１に示すような状態に堆積する。有機質材料６の堆積後、吸引ブロワー１０を作動させ、カバー体１６の各吸引口８より吸引を行わせると、槽本体２の周囲の空気が、各側壁３下部の空気取出口５より図２の矢印で示すように処理槽１内に大量に導入され、そしてこの空気は、槽本体２内に堆積された有機質材料６の堆積層の下部側から上部側へと通気され、吸引口８より吸引管路９に吸引されて排出される。
【００３８】
図１に示す装置も、この図２に示す装置も同様であるが、空気取出口５の内側に閉塞防止板７が設けられているため、有機質材料６の荷重によって空気取出口５が閉塞されることがなく、外気を槽本体２内の下部側へ有効に導入させることができる。また、空気取出口５は、前後左右の四側壁３・・・の各側壁３の下部に上下に一定間隔で夫々側壁３の外側から内側に向かって下り傾斜状に開口するように形成された複数のスリット５ａ・・・からなり、しかも閉塞防止板７がスリット５ａと同じ傾斜で最上部のスリット５ａの上側で配設されているために、外気は、図１，図２の矢印で示すように、上下複数のスリット５ａ・・・の夫々により下り傾斜状に誘導されて有機質材料６の下層部に導入された後、上向き弧状を成して有機質材料６の中間槽部から上層部へ上昇することになり、それにより堆積された有機質材料６の下層部から上層部にわたる有機質材料６全体への通気が均一且つ適正になされて、有機質材料６の発酵をより一層有効に行わせることができる。
【００３９】
また処理槽１内には直圧抑え板１７が設けてあって、堆積される有機質材料６の下部側の密度が増大して空気の流通が悪くなるのが防止されるから、有機質材料６内への通気を一層良好に行わせて、有機質材料６の発酵をより一層有効に行わせることができる。また上記空気取出口５から外気が処理槽１内に大量に導入されて、槽本体２内に堆積された有機質材料６の堆積層の下部側から上部側へ至る堆積層全域にわたり通気されることから、炭酸ガスが有機質材料６内に蓄積することなく、微生物の発酵活動がより活発で且つ有効に行われ、これによって発酵熱が上がり、この発酵熱に伴って有機質材料６内から発生する蒸気量も多くなる。そして、発酵熱に伴って有機質材料６から発生する蒸気は、吸引口８での吸引作用により、カバー体１６の吸引口８から分岐管路９ａを通じて吸引管路９へと吸引され、これにより処理槽１内の有機質材料６の脱水が有効に促進されて、水分量が例えば１５％前後と少なく、成分が濃縮された完熟堆肥を製造することができる。
【００４０】
表−１は図２に示す装置を使用して完熟堆肥を製造した時の堆肥（有機質材料）堆積後の各日数ごとに温度計１２によって計測した堆肥内温度を示すもので、この堆積後の日数と堆肥内温度との関係を表すグラフを図３に示す。この時の完熟堆肥の具体的な製造方法は、以下に説明する通りである。
【００４１】
上記完熟堆肥の製造において、先ず、水分６７．４％を含む生牛糞に好熱菌を含む微生物群の粉末を、乾物あたり夫々１５：１の割合で混合し、これを有機質材料６として処理槽１に堆積した。この有機質材料６の堆積後、有機質材料６への酸素供給と有機質材料６から発生する蒸気を排出して脱水を促進するために、吸引ブロワー１０を作動させて吸引を開始した。この吸引ブロワー１０には４００Ｗリングブロワーを使用し、直径４８cm、高さ７８cmの強化樹脂製の円筒形ドラムによって吸引を行った。吸引時における風量は、外気が大量に有機質材料（堆肥）６に入ることによって、有機質材料６内の温度環境に顕著な変化を及ぼさず且つ有機質材料６から発生する蒸気を十分吸引できるように、約１２０m3／時間に設定した。
【００４２】
その結果、表−１及び図３のグラフに示すように、１日経過後に、有機質材料（堆肥）６内の温度は６８℃に達し、その後約３０日間は７５℃前後に安定し、８０日が経過するまでは５５〜６０℃程度、８０日以後は４０℃前後で推移した。 尚、有機質材料６の堆積後１１８日（約４ヶ月）の水分含有量は１５．７％、炭素／窒素比は１７．５であり、十分に乾燥した完熟堆肥（完熟堆肥の炭素／窒素比は１５〜２０と定義されている）を製造することができた。
【００４３】
図４は、上述した有機質材料発酵処理装置の使用による堆肥の製造において、処理槽１への有機質材料６の投入方法と、堆肥製造後の堆肥の取り出し方法とを例示したもので、先ず、(a) に示すように、処理槽１のカバー体１６を開放して、有機質材料６を、ベルトコンベア２７（ショベルカーでもよい）によって槽本体２内に投入する。有機質材料６の投入後、(b) に示すようにカバー体１６を閉じた処理槽１内において有機質材料６の発酵脱水処理を行い、前述のように十分に乾燥した完熟堆肥を製造する。完熟堆肥の製造後、(c) に示すように、処理槽１のカバー体１６を開放し、バキューム式製品取り出し機２８の吸引パイプ２９を処理槽１の槽本体２内に挿入し、槽本体２内の堆肥製品３０を吸引して、排出シュート３１より製品台車３２に排出する。この場合、製造された堆肥製品３０の水分含有量は２０％以下（前述の例では１５．７％）と少ないため、バキューム方式により簡単に取り出すことができる。
【００４４】
上記のように製造される脱水有機質材料である堆肥は、有機脱水肥料であって、有機農業における基肥として使用され、また有機液肥と併用されるなどして、ビニールハウス栽培、水耕栽培、溶液栽培に利用される。また、この脱水有機質材料は、堆肥に使用されるだけでなく、粉末燃料あるいは固形燃料として、ボイラー、タービン等の燃焼エネルギー源に利用されて、温水や温風、そして電力を得ることができる。
【００４５】
以上説明したように、本発明に係る有機質材料発酵処理装置は、吸引ブロワー１０によって吸引口８に作用する吸引力により、空気取出口５から空気を処理槽１内に導入して、処理槽１内に堆積された有機質材料６の通気を行わせるようにした吸引方式の処理装置であって、人的な切り返し作業及び撹拌作業を一切行わないから、発酵期間における微生物環境の変化を最小限に止めることができ、これによって微生物による発酵活動が連続的となり、堆肥を製造する場合の完熟堆肥の製造期間を短縮することができる。また、この吸引方式は、堆積した処理物である有機質材料６の様々な方向から空気が吸引されるため、炭酸ガスが有機質材料６内に蓄積することがなく、微生物活動をより活発に行わせることができる。
【００４６】
また、この吸引方式による発酵処理装置では、機械的駆動部分が実質的に吸引ブロワー１０のみであるから、設備費が少なく、電力の消費が少なくて済む。また人的な切り返し作業及び撹拌作業が不要で、人的管理は、１日当たり１時間程度の極めて短い時間で済むため、日常のランニングコストを極力少なくできる。また、発酵処理装置は、処理槽１に空気取出口５と吸引口８とを設けて、吸引ブロワー１０により吸引するようにした単純な構造であるから、故障が極めて少なく、長期的な連続運転が可能である。
【００４７】
また、この吸引式発酵処理装置では、処理槽１の側壁３下部に空気取出口５を設けて、この空気取出口５より空気を処理槽１内に導入するから、空気取出口５が、堆積される有機質材料６の荷重で圧迫されることがなく、処理槽１内の有機質材料６の下層部から上層部まで比較的均一に通気させることができて、有機質材料６を有効に発酵させることができる。
【００４８】
またこの装置によって堆肥を製造する場合、発酵熱に伴って有機質材料６から発生する蒸気を吸引することにより、有機質材料６からの脱水の速度が早まって、水分量が少なくなり、その結果成分が濃縮された完熟堆肥を製造することができる。従って、製造された堆肥は、水分量が少ないことによって軽量となるため、運搬が容易となり、土壌との混和が容易となり、また養分が濃縮されているために、堆肥の施用量を減量できて、作業性が向上し、また袋に詰めて保存する場合も作業性が向上する。また、完熟堆肥の製造期間を短縮できることから、従来の堆肥製造装置の処理槽と同じ容量のものに比べて数倍の堆肥処理を行うことができる。
【００４９】
また上記吸引式発酵処理装置では、処理槽１の側壁３下部に設けた空気取出口５の内側に、閉塞防止板７を設けたことによって、槽本体２内に堆積された有機質材料６の荷重で空気取出口５が閉塞されるのを有効に防止できる。また、空気取出口５は、処理槽１の側壁３下部に上下に一定間隔で夫々外側から内側に向かって下り傾斜状に開口する複数のスリット５ａ・・・からなるため、外気は、上下複数のスリット５ａ・・・の夫々により下り傾斜状に誘導されて有機質材料６の下層部に導入された後、上向き弧状を成して有機質材料６の中間槽部から上層部へ上昇することになり、それにより堆積された有機質材料６の下層部から上層部にわたる有機質材料６全体への通気が均一且つ適正になされて、有機質材料６の発酵をより一層有効に行わせることができる。
【００５０】
また、図２に示す吸引式発酵処理装置のように、処理槽１内の所要高さ位置に、有機質材料６の直圧を抑える直圧抑え板１７を設けることにより、堆積される有機質材料の下部側の密度が増大しても、有機質材料６内の空気の流通が阻害されず、通気を良好に行わせることができる。
【００５１】
また図１に示す吸引式発酵処理装置のように、処理槽１が、側壁３と底壁４とにより形成されて、上方側が開放された槽本体２からなる場合に、吸引口８を、槽本体２内に堆積された有機質材料の表層部に上方より突入するように配設することにより、有機質材料６に対して有効に吸引力を作用させて、空気取出口５から外気を確実に導入させることができる。また図２に示す吸引式発酵処理装置のように、処理槽１が、側壁３と底壁４とで形成される槽本体２と、槽本体２の上方開放部を全面覆うように設けられるカバー体１６とからなる場合には、吸引口８をカバー体１６に設けることによって、有機質材料６から発生する蒸気を含む発酵ガスを効率良く有効に吸引することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 処理槽
２ 槽本体
３ 側壁
４ 底壁
５ 空気取出口
６ 有機質材料
７ 閉塞防止板
８ 吸引口
９ 吸引管路
１０ 吸引手段（吸引ブロワー）
１１ 脱臭装置
１６ カバー体
１７ 直圧抑え板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機質材料を堆積させて発酵させる処理槽の側壁下部に空気取出口を設け、処理槽の上部側に吸引口を設けると共に、吸引口を吸引管路を介して吸引手段に接続し、この吸引手段によって吸引口に作用する吸引力により、空気取出口から空気を処理槽内に導入して、処理槽内に堆積された有機質材料の下部側から上部側へと通気させ、吸引口から吸引管路を通じて排気させるようにしてなる有機質材料発酵処理装置。
【請求項２】
前記空気取出口の内側には、有機質材料の荷重により空気取出口が閉塞するのを防ぐ閉塞防止板を設けてなる請求項１に記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項３】
前記空気取出口は、処理槽の側壁下部に上下に一定間隔で夫々外側から内側に向かって下り傾斜状に開口する複数のスリットからなる請求項１又は２に記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項４】
処理槽内の所要高さ位置に、堆積される有機質材料の下部側の密度が増大して空気の流通が悪くなるのを防止するために有機質材料の直圧を抑える直圧抑え板を設けてなる請求項１〜３の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項５】
前記処理槽は、側壁と底壁とにより形成される槽本体からなり、前記吸引口は、槽本体内に堆積された有機質材料の表層部に上方より突入するように配設される請求項１〜４の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項６】
前記処理槽は、側壁と底壁とにより形成される槽本体と、槽本体の上方開放部を全面覆うように設けられるカバー体とからなり、前記吸引口はカバー体に設けられている請求項１〜４の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項７】
前記吸引管路には、この吸引管路を通じて排気される発酵ガスを脱臭する脱臭装置を設けてなる請求項１〜６の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項１】
有機質材料を堆積させて発酵させる処理槽の側壁下部に空気取出口を設け、処理槽の上部側に吸引口を設けると共に、吸引口を吸引管路を介して吸引手段に接続し、この吸引手段によって吸引口に作用する吸引力により、空気取出口から空気を処理槽内に導入して、処理槽内に堆積された有機質材料の下部側から上部側へと通気させ、吸引口から吸引管路を通じて排気させるようにしてなる有機質材料発酵処理装置。
【請求項２】
前記空気取出口の内側には、有機質材料の荷重により空気取出口が閉塞するのを防ぐ閉塞防止板を設けてなる請求項１に記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項３】
前記空気取出口は、処理槽の側壁下部に上下に一定間隔で夫々外側から内側に向かって下り傾斜状に開口する複数のスリットからなる請求項１又は２に記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項４】
処理槽内の所要高さ位置に、堆積される有機質材料の下部側の密度が増大して空気の流通が悪くなるのを防止するために有機質材料の直圧を抑える直圧抑え板を設けてなる請求項１〜３の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項５】
前記処理槽は、側壁と底壁とにより形成される槽本体からなり、前記吸引口は、槽本体内に堆積された有機質材料の表層部に上方より突入するように配設される請求項１〜４の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項６】
前記処理槽は、側壁と底壁とにより形成される槽本体と、槽本体の上方開放部を全面覆うように設けられるカバー体とからなり、前記吸引口はカバー体に設けられている請求項１〜４の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置。
【請求項７】
前記吸引管路には、この吸引管路を通じて排気される発酵ガスを脱臭する脱臭装置を設けてなる請求項１〜６の何れかに記載の有機質材料発酵処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２０２２４（Ｐ２０１２−２０２２４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９５３８（Ｐ２０１０−１５９５３８）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（５１０１９２８５７）
【出願人】（５１０２６４１６５）株式会社フランシスジャパン (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（５１０１９２８５７）
【出願人】（５１０２６４１６５）株式会社フランシスジャパン (1)
【Ｆターム（参考）】
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