炭化物系肥料の製造方法
【課題】炭化物系肥料を、排泄物系肥料資材から一段（一処理槽）で乾燥・炭化処理して、しかも、タール分の少ないものを得ることができる炭化物系肥料の製造方法を提供すること。
【解決手段】 排泄物系肥料資材を乾燥・炭化処理して炭化物系肥料を製造する方法。300〜600℃の過熱蒸気５０の投入雰囲気下で、対流的な攪拌混合を、所定時間継続して炭化物系肥料を製造する。こうして製造した炭化物系肥料は、気泡率が高く、施肥効果が大きい。
【解決手段】 排泄物系肥料資材を乾燥・炭化処理して炭化物系肥料を製造する方法。300〜600℃の過熱蒸気５０の投入雰囲気下で、対流的な攪拌混合を、所定時間継続して炭化物系肥料を製造する。こうして製造した炭化物系肥料は、気泡率が高く、施肥効果が大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排泄物系肥料資材から炭化物系肥料を製造する方法に関する。ここで、排泄物系肥料資材には、畜糞（し尿を含む）及びそれらの汚泥、更には、下水汚泥を含む。また、肥料とは、土壌改良剤を含む概念である。
【背景技術】
【０００２】
生物系排泄物やそれらの汚泥は、窒素、リン、カリ等の成分に富んでいるため、有機肥料資材として優れている。
【０００３】
しかし、畜糞等は、そのままでは、悪臭がある上、運搬を含めた取り扱い性に問題があるため、乾燥（天日又は加熱）や発酵処理によって、乾燥畜糞としたり発酵肥料としたりして圃場等の土壌に施肥していた（特許文献１段落０００２）。
【０００４】
しかし、乾燥畜糞の場合、土壌に施肥した場合、易分解性物質が多く含まれていることから、直ぐに播種したり苗の定植をすると、発芽や植物の根に障害を与えたり、排泄物の分解により発生するガスにより作物が障害を受けたりし易かった（同段落０００３）。
【０００５】
また、発酵肥料の場合は、上記のような問題は殆ど発生しないが、場所と時間を必要とし、且つ、安定した完熟度の高い品質のものを得難かった。
【０００６】
これらの問題点を解決するために、排泄物（畜糞）やそれらの汚泥を炭化処理することが、特許文献１・２・３等で提案され、また、それらの炭化物処理を好適に行える連続熱分解処理装置が特許文献４で提案されている。
【０００７】
そして、炭化に際して、炭化温度が高温であると、肥料成分として、有効な窒素成分やリン酸成分が不溶化したり、タール等が残留したりする等として、得られた炭化物を肥料として利用することが難しかった（特許文献２段落０００３）。
【０００８】
このため、400〜600℃の低温の条件下で汚泥等を炭化することで、肥料として有効な可溶性のリン酸成分を多く維持する炭化汚泥を得る方法が提案されている（特許文献２請求項２、特許文献３要約）。
【０００９】
しかし、上記特許文献３の記載の方法の場合、植物に有害なタール成分を少なくするために、第一炭化工程と第二炭化工程の二段とする必要があるととともに、炭化原料を乾燥する前処理工程を必要とした(要約等)。
【００１０】
即ち、前処理工程（乾燥工程）、第一炭化工程および第二炭化工程にそれぞれ対応させて、乾燥装置、一次炭化装置および二次炭化装置を必要とした（特許文献３の段落００３５・００３８・００４２）。
【特許文献１】特開平６−１６６５８５号公報
【特許文献２】特開２００６−１８８３９５号公報
【特許文献３】特開２００６−９６９７９号公報
【特許文献４】特開２００６−１８７６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記特許文献等に記載されていない新規な構成の炭化物系肥料の製造方法であって、炭化物系肥料を、排泄物系肥料資材から一段（一処理槽）で炭化処理して、しかも、タール分の少ないものを得ることができる炭化物系肥料の製造方法を提供することを目的（課題）とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、下記構成の炭化物系肥料の製造方法に想到した。
【００１３】
排泄物系資材を乾燥・炭化処理して炭化物系肥料を製造する方法であって、
過熱蒸気投入雰囲気下で、対流的な攪拌混合を、所定時間継続して前記乾燥・炭化処理を施して炭化物系肥料を製造することを特徴とする。
【００１４】
そして、過熱蒸気を用いて、汚泥や生畜糞尿等の高含水状態の排泄物系資材を、そのまま処理槽へ投入して、同一処理槽内で、炭化を連続的に行なうことができる。したがって、生産性が良好であり、且つ、エネルギー的にも有利である。処理槽にバーナ等を付設する必要がないため、焼却炉扱いとならず、ダイオキシン対策等の法規制を配慮せずに設置が可能となる。
【００１５】
さらには、過熱蒸気で炭化することにより、理由は不明であるが、従来の炭化装置（乾留装置）で炭化する場合に比して、タール成分が低い炭化物系肥料を得ることができる（新たな知見）。
【００１６】
上記炭化物系肥料の製造方法における過熱蒸気の温度は、300〜600℃（さらには400〜500℃）で行なうことが、リン酸成分の不溶化が、発生しがたくて望ましい。
【００１７】
さらに、乾燥・炭化処理で発生する蒸気成分を回収・凝縮して得た凝縮液を液肥として回収することが望ましい。排泄物系資材の更なる有効利用が可能となる。
【００１８】
上記炭化物系肥料の製造は、例えば、下記構成の乾燥・炭化装置を使用して製造することができる。
【００１９】
「少なくとも下側コーン部とされた密閉構造の処理槽と、
該処理槽の中央部に配される垂直回転軸と、
該垂直回転軸で駆動回転される混合攪拌翼と、
前記垂直回転軸で駆動回転されて前記処理槽の内壁に沿って底部から所定高さ位置まで原料を持ち上げる持ち上げ手段と、
さらに、処理槽の上部側に配される過熱蒸気生成器と、を備え、
前記処理槽は、底部側に有機系原料を投入する原料供給口が形成されるとともに、上部側に炭化物となった製品を排出する製品排出口が形成され、
前記過熱蒸気生成器で生成した過熱蒸気の主体を前記処理槽の底部側へ案内する過熱蒸気案内手段を備えている」乾燥・炭化装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排泄物系肥料資材から炭化物系肥料を製造する方法は、リン酸系肥料を、設備費（設置のための許認可を含む。）および運転費をかけずに製造可能である。
【００２１】
このため、リン鉱石が高値（ここ１年で５倍）となり、特に、リン酸系肥料価格の高騰している昨今、本発明の炭化物系肥料の製造方法は、産業上の利用価値が高い。
【００２２】
そして、本発明の方法で製造した炭化物系肥料は、可溶性のリン酸成分を含み、且つ、気泡率も高い（10〜60％）ものを容易に得ることができる。このため、土壌に施肥した場合、植物に対するリン酸成分の補給ばかりでなく、土壌の水分や他の肥料成分の保持性を増大させ、さらには、微生物（土壌バクテリア）の繁殖も促進させる。したがって、土壌改良剤としての作用も期待できる。
【００２３】
従来のようにボイラーを使用せず、電気ヒータで過熱蒸気を生成させれば、少なくとも、炭化に際して、炭酸ガスの発生を考慮する必要はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の望ましい実施形態について、詳細に説明をする。
【００２５】
（１）図１〜３は、本発明の肥料の製造方法に好適な、乾燥・炭化装置１を組み込んだ、炭化物系肥料製造プラントを示す。この炭化物系肥料製造プラントでは、排泄物系肥料資材から、炭化物系肥料に加えて、液肥の回収も可能である。
【００２６】
下部がテ―パ部（コーン部）２ａとされ、外周は断熱材３で保温断熱された処理槽２と、該処理槽２の中央部にモータ（変速機付）５１で駆動回転される中空シャフト（垂直回転軸）４には多段に水平回転する長短のパイプ状の混合攪拌翼５が複数本（図例では１２本）連結されている。該混合攪拌翼５は、中空シャフト４と連通とされており、交互に逆方向に突出して形成されている。なお、混合攪拌翼５の中空シャフト４への連結態様は、これに限定されない。混合攪拌翼５を同一高さ位置で両側へ一対突出させた構成や、混合攪拌翼５を所定角度ずつずらして螺旋状に配した構成とすることもできる。混合攪拌翼５の中空シャフト４への連結態様を、後者の構成とした場合は、混合攪拌翼５の先端に取り付ける原料持ち上げ翼９の原料持ち上げ作用を増大させることができる。さらに、混合攪拌翼５は、攪拌混合作用及び先端の持ち上げ翼の原料持ち上げ作用を阻害しないなら、中空シャフト４から水平方向に突出していなくてもよい（上下斜め方向に突出させてもよい。）。
【００２７】
そして、混合攪拌翼（攪拌羽根）５の先端には板（ブレード）状の原料持上げ翼（掻き揚げ翼）９が形成されている。該持ち上げ翼９は、混合攪拌翼５の回転により前記コーン部２ａの内壁に沿って原料を持ち上げ可能に斜め上方へ掬うような傾斜面（傾斜角度20〜45°）を有するものである。
【００２８】
なお、処理槽２のコーン部２ａを、図例のごとく、断面テーパ状とする場合のテーパ角度（垂直軸に対する傾斜角度）は、20〜40°とする。コーン部２ａは、断面テーパ状としなくても、断面パラボラ（放物線）状としてもよい。
【００２９】
処理槽２の上方内側には、複数個（図例では4個）の過熱蒸気生成器１２が放射状に配されている。具体的には、中空シャフト４を同心的に囲繞して形成されたドーナツ状のヘッダ６に、水平筒状の各過熱蒸気生成器１２がその出口側で連結されて配されている。
【００３０】
そして、中空シャフト４の上部（ヘッダ６内に位置する）には、過熱蒸気流入口７が１個又は複数個明けられている。
【００３１】
ここで、乾燥・炭化装置１の寸法仕様は、処理槽２の容量を1.5ｍ3としたとき、例えば、天井側内径：1.4ｍ、円筒部高さ：0.5ｍ、コーン部高さ：1.4ｍ、コーン部下端内径：0.3ｍ、テ―パ角度：20°とする。
【００３２】
また、該過熱蒸気流入口７の形状は、丸形、矩形、三角等任意である。また、同じく大きさは、種々の要因（蒸気流入口７の数、処理槽２の大きさ、有機系原料の種類・単位時間処理量等）により異なるが、例えば、丸形の場合、20〜50ｍｍΦとする。
【００３３】
また、中空シャフト４の下部及び下側の混合攪拌翼５には、それぞれ１個又は複数個の過熱蒸気噴出口８が形成されている。噴出口８の形状は、過熱蒸気流入口７と同様、丸形、矩形、三角等任意である。また、同じく大きさは、例えば、丸形の場合、10〜30ｍｍΦとする。
【００３４】
混合攪拌翼５の翼形状は、図例では中空パイプ状であるが、棒状、帯板状など特に限定されない。
【００３５】
なお、必然的ではないが、最上段の原料持ち上げ翼９の位置には、キッカー（原料戻し案内部材）１１を１本又は複数本配しておくことが望ましい。キッカー１１により、持ち上げられてきた原料が中央部よりに移動して、戻し原料の平面的拡散が促進される。即ち、戻し原料の平面的拡散が促進されることにより、落下後の原料相互の熱交換が促進され、処理槽内における原料の乾燥さらには炭化が促進される。
【００３６】
さらに、処理槽２の上側内部には、過熱蒸気生成器１２が配され、その内部には加熱手段１３が配されている。加熱手段としては、電気ヒータ１３が制御し易くて望ましい。電気ヒータの種類としては、シーズドヒータ、カートリッジヒータ、鋳込みヒータ等の抵抗加熱ヒータで、500〜900℃程度まで昇温可能なものとする。
【００３７】
過熱蒸気生成器１２の蒸気取入口１４から取入れられた蒸気１６がさらに加熱されて、過熱蒸気５０となる。該過熱蒸気５０は過熱蒸気ヘッダ６から過熱蒸気流入口７を介して中空シャフト４に流入して、過熱蒸気噴出口８から処理槽２の下側位置に噴出するようになっている。ここで、過熱蒸気温度は、炭化に際して、リン酸が不溶化しない温度で、且つ、炭化を実用的なレベルで行なえる温度とする。具体的には、300〜600℃、望ましくは、400〜500℃とする。
【００３８】
処理槽２のテーパ部２ａの底部側下部には、原料供給手段が、上部側には製品排出手段が接続されている。
【００３９】
原料供給手段は、元部側に原料ホッパ１７を先端側に原料供給弁１９をそれぞれ備えた原料供給コンベヤ１８で構成されている。供給手段の搬送機構は、本実施形態では、連続乃至間欠連続運転を予定しているため、原料を気密的に供給可能であれば、特に限定されない。回分式とする場合は、気密的な供給は必然的ではない。プランジャ式、ベルト式、ポンプ式、等任意である。スクリューコンベヤで原料を圧縮供給する場合は、ロータリ弁などの気密供給手段は不要である。
【００４０】
製品排出手段は、元部側に製品排出弁２１を、先端側にロータリ弁２２をそれぞれ備えた排出コンベヤ２０で構成されている。ここで、ロータリ弁２２を使用するのは気密排出可能とするためである。排出手段の搬送機構は、原料を気密的に排出可能であれば、特に限定されず、原料供給手段の場合と同様任意である。
【００４１】
そして、本実施形態では、処理槽２の天井部に形成された排気口２６は、下記構成の凝縮装置１６に接続されている。通常の、脱臭装置を含む排気処理装置に接続してもよい。
【００４２】
本実施形態の凝縮装置１６は、凝縮塔３０と液封槽３９と冷却塔４５とを備えたものである。
【００４３】
凝縮塔３０内には、底部側から上方に向かって、凝縮液貯液部３３、充填材３２、熱交換器３１、散水器(シャワー)３５が、その順に配されている。
【００４４】
ここで、充填材３２としては、化学装置の充填塔に使用されているラシヒリング等であってもよいが、特許1931319号（特公平6−58199号）の水冷却塔に使用されている「充填物要素：裁断した多数本の合成樹脂製の扁平網管を、独立揺動可能に並列させて少なくとも上端で連結したもの」とすることが、凝縮効率（熱交換効率）が増大して望ましい。
【００４５】
凝縮液貯液部３３と散水器（シャワー）３５との間は、ポンプを備えた凝縮液戻し配管３４ａで接続されている。また、熱交換器３１の入口・出口が、冷却塔４５の出口・入口と往路（ポンプ付き）・復路４８、４８Ａを介して冷却水循環路が形成されている。
【００４６】
凝縮塔３０の凝縮液貯液部３３の上側で充填材３２の下側位置に排気ガス導入口３０ａが形成され、該排気ガス導入口３０ａには、エジェクタ２９を介して排気吸引ファン２８が接続されている。そして、エジェクタ２９の第二流体流入口２９ａには散水器３５とほぼ同一高さに形成されたガス戻し口３０ｂとガス戻し配管３７を介して接続され、被処理ガスを繰り返し凝縮処理可能とされている。
【００４７】
そして、凝縮液貯液部３３の上端位置には凝縮液溢流口３８が設けられ、該溢流口３８から、液封式の液封槽３９へ液封導入可能に凝縮液導入配管４０が配されている。
【００４８】
液封槽３９は、中央部にバッフル（邪魔板）４２を備え、バッフル４２の反対側は、液肥回収用の溢流配管４１が設けられ、該溢流配管４１から液肥を回収可能とされている。
【００４９】
さらに、必然的ではないが、凝縮塔３０の排気口４３、及び、冷却塔４５の排気口４５ａは、それぞれ、脱臭装置４６へ排気配管４４を接続して、最終排気を完全脱臭可能としておくことが望ましい。
【００５０】
脱臭装置４６は、特に限定されない。土壌脱臭装置や生物脱臭装置を使用することが、省エネや環境的見地から好ましい。
【００５１】
次に、上記実施形態の使用態様について説明をする。
【００５２】
先ず、原料ホッパ１７に有機廃棄物等の原料（排泄物系肥料資材：各種汚泥）を投入し、原料供給弁１９を開として、原料供給コンベヤ１８を稼動させて、所定量の原料を、処理槽２の底部（テーパ部２ａ下側）に供給後、原料供給弁１９を閉とする。なお、原料投入量は、例えば、前述の処理槽容量：1.5ｍ3の場合、最大、充填率1／10以下（約150ｋｇ以下）とする。そのときの原料供給は、複数段に分けて（例えば、30〜50ｋｇずつ）、間欠的（例えば、30〜１ｈ）に充填することが、炭化効率が良好となり望ましい。当然、連続供給も可能であり、その場合は、充填速度は、40〜80ｋｇ／ｈとする。
【００５３】
その状態で、モータ５１を起動して、中空シャフト４を介して混合攪拌翼５、・・・を水平回転させるとともに、過熱蒸気生成器１２を稼動させて、処理槽２内を設定温度の過熱蒸気で充満させる。このときの回転速度は、20〜80min-1（rpm）、周速（処理槽最大径位置）120〜200ｍ・min-1とする。なお、起動当初は、低速回転とする。また、同時に凝縮塔３０も凝縮液貯液部３３に補填水を貯液するとともに、排気吸引ファン２８、循環ポンプ３４を起動し、さらには、冷却塔４５の冷却液ポンプ４７も起動して、凝縮装置１６を運転状態とする。
【００５４】
すると、混合攪拌翼５の先端の原料持ち上げ翼９の作用により、処理槽２のテーパ部２ａの内壁に沿って原料は順次持ち上げられ（掻き揚げられ）、最上段の持ち上げ翼９の位置まで到達する。ここで、原料（含水物）は、処理槽２内に噴射される過熱蒸気の作用で、水の大気圧下沸点(100℃)より遥かに高い高温雰囲気にある。このため、原料内の液分（水を含む。）の蒸発が促進されて乾燥される。
【００５５】
そして、キッカー（原料戻し部材）１１の位置まで軽量故に持ち上げられた乾燥の進んだ原料は、キッカー１１と干渉することによって、処理槽２の中央部寄りに寄せられて中空シャフト４の周囲を落下しながら、混合攪拌翼５で混合攪拌されながら、処理槽２の底部へ落下する。
【００５６】
ここで、乾燥により低含液（水）率の原料が持ち上げ翼により上段側が持ち上げられるが、乾燥せず又は不十分な高含液（水）率の原料は持ち上げられず底部側に残り易い。しかし、低含液率の原料は、上段側からキッカーにより中央部寄りから落下するため、底部側の高含液率の原料と攪拌混合翼で混合される。こうして、高含液率の原料から低含液率の原料に液移動が発生し、効率よく含液率が均一化されるとともに乾燥が促進される。
【００５７】
この状態を、投入後、1〜2ｈ継続することにより、原料の大半（6〜7割）が乾燥物となり、さらに、運転を1〜2ｈ継続することにより、乾燥物の大半（6〜7割）が、乾燥物よりさらに低比重のポーラス（多孔質）な炭化物（嵩比重で乾燥物の1／3〜1／6）となる。このとき、製品排出弁２１を開とすると、上記と同様の理由で、炭化度の高いものから、その軽さ故に、順次、原料持ち上げ翼９により製品排出弁２１の高さ位置に至る。このため、炭化物製品（炭化物系肥料）を排出コンベヤ２０からロータリ弁２２を介して製品コンテナ２４に排出させて取り出すことができる。
【００５８】
取り出しは、排出コンベヤ２０からロータリ弁２２を介して取り出すので、乾燥・炭化装置１の運転中であっても、処理槽２から気密的に炭化物製品（炭化物系肥料）を取り出し可能である。
【００５９】
そして、上記で発生したガス（蒸気乃至乾留ガス）は、吸引ファン２８により処理槽２の排気口２６からエジェクタ２９を介して凝縮塔３０へ導入される。該凝縮塔３０内では、ガス戻し配管３７との間で循環流が発生し、繰り返し凝縮処理される。こうして、凝縮塔３０で凝縮された凝縮液は、液封槽３９へ導入され、液封槽３９の溢流配管４１からの溢流水は有価な液肥として回収できる。
【００６０】
他方、凝縮塔３０で凝縮されなかった非凝縮性ガスは、脱臭装置４６に導入されて脱臭処理を経て大気中に排気される。
【００６１】
図４に乾燥・炭化装置の別の実施形態を示す。前記実施形態と同一部分については同一図符号を付して、それらの説明を省略する。
【００６２】
図１〜３に示す実施形態において、過熱蒸気生成器１２をヘッダなしとして、処理槽２内に過熱蒸気５０を直接噴出させるとともに、中空シャフト４の過熱蒸気流入口７に過熱蒸気を軸方向に導入可能な過熱蒸気導入ファン５４（図５）を中空シャフト４に取り付けたものである。さらに、本実施形態では、原料の持ち上げ手段を、リボンスクリュー９Ａとしたものである。なお過熱蒸気導入ファン５４は、外周方向から軸心へ向かう複数枚の湾曲翼５４ａが二枚の整流板５４ｂで挟持された構成である。
【００６３】
中空シャフト４の回転によって回転する過熱蒸気導入ファン５４によって、過熱蒸気生成器１２から処理槽２の上部に噴出された過熱蒸気５０が、吸引されて過熱蒸気流入口７から中空シャフト４内に導入され、中空シャフト４の下部の過熱蒸気噴出口８から噴出される。このため、過熱蒸気５０が処理槽２内を循環することにより、前記実施形態に比して、槽内温度分布をより均一化でき、熱効率の向上が期待できる。
【００６４】
図６に乾燥・炭化装置のさらに別の実施形態を示す。前記実施形態と同一部分については同一図符号を付して、それらの説明を省略する。
【００６５】
図１〜３に示す実施形態において、過熱蒸気生成器１２をヘッダなしタイプとして、処理槽２内に直接噴出させるとともに、中空シャフト４を中実シャフト４Ａとし、下方へ過熱蒸気を送り出す過熱蒸気案内ファン５６を最上段に付設したものである。図例では、矩形状の補助攪拌翼９Ｂを段違いに螺旋に沿って配したものである。
【００６６】
中実シャフト４Ａにより駆動回転される過熱蒸気案内ファン５６によって、過熱蒸気生成器１２から処理槽２の上部に噴出された過熱蒸気５０が、下方へ送気されて底部側に投入され原料に集中する。このため、過熱蒸気５０の大部分が投入直後の高含水原料に集中するため、乾燥効率さらには炭化効率の向上が期待できる。
【００６７】
上記各実施形態の乾燥・炭化装置は、下記のような各特徴的構成を適宜組み合わせたものである。該各特徴的構成は、単独又は複数個を任意に組み合わせて、本発明で使用する乾燥・炭化装置の各実施形態とすることができる。
【００６８】
１）前記混合攪拌翼が、前記垂直回転軸に多段に取り付けられた棒状乃至パイプ状の攪拌翼で形成されていることを特徴とする。
【００６９】
２）前記持ち上げ手段が、前記攪拌翼の各先端に取り付けられた複数の持ち上げ櫂の群で形成されていることを特徴とする。
【００７０】
３）前記持ち上げ手段が、前記攪拌翼の先端間を順次接続して取り付けられたリボンスクリューで形成されていることを特徴とする。
【００７１】
４)上記２）、３）の各構成において、前記持ち上げ手段の最高持ち上げ位置で処理槽の内側に、前記持ち上げられた原料を内側へ案内落下する原料戻し案内部材（蹴落とし板）が配されていることを特徴とする。
【００７２】
５）前記過熱蒸気案内手段が、前記垂直回転軸が中空状とされて、前記垂直回転軸の上部に１個又は複数個の過熱蒸気流入口が形成されるとともに、前記垂直回転軸の下部に１個又は複数個の過熱蒸気噴出口が形成されて構成されていることを特徴とする。
【００７３】
６）上記５）の構成において、前記過熱蒸気生成器の過熱蒸気生成部が前記過熱蒸気流入口位置で前記垂直回転軸にメカニカルシール的に取り付けられた過熱蒸気ヘッダに接続されて、前記過熱蒸気が前記中空回転軸に流入可能とされていることを特徴とする。
【００７４】
７）上記５）の構成において、前記過熱蒸気生成器の過熱蒸気生成部の下面に過熱蒸気流出口を形成するとともに、該過熱蒸気流出口の内側位置と前記過熱蒸気入口位置との間に前記中空回転軸と一体回転し回転軸芯方向の気流を発生させる吸引ファンを取り付けて、過熱蒸気が前記中空回転軸に流入可能とされていることを特徴とする。
【００７５】
８）前記過熱蒸気案内手段が、前記過熱蒸気生成器の過熱蒸気生成部の下面に過熱蒸気流出口を形成するとともに、前記回転軸と一体改訂し過熱蒸気流出口の直下に下方へ気流を発生させる過熱蒸気案内ファンを配して、構成されていることを特徴とする。
【００７６】
９）本発明の乾燥・炭化装置を組み込んだ炭化物系肥料製造プラントであって、
前記処理槽の排気口と凝縮塔とが接続され、該凝縮塔で凝縮された凝縮液を液封槽を介して溢流させることにより液肥が回収可能とされていることを特徴とする。
【実施例】
【００７７】
図１に示す内容量1.5ｍ3の前記仕様の実機において、野菜屑（含水率80％）を運転当初40ｋｇ投入し、さらに１ｈ後、40ｋｇ再投入し、運転開始から2ｈ後に、炭化物４ｋｇを得ることができた（減容率1／20）。
【００７８】
なお、過熱蒸気生成器は、シーズドヒータは三室型で、２基のみ運転した。運転条件は、第1室：240℃、第2室：340℃、第３室：440℃に設定して、流入蒸気温度：100℃、過熱蒸気温度：450±5℃とした。
【００７９】
また、攪拌機の回転数：20ｒｐｍ、蒸気圧力：1ｋｇ／ｃｍ2とした。
【００８０】
処理槽内温度（温度測定位置：製品排出口付近）が、300℃になった時点で、加温（過熱蒸気の流入）を止めて、しばらく冷却運転をした。
【００８１】
こうして製造した炭化物は、従来の本願発明者が提案した特開2004−66216号公報に記載の炭化装置を用いて得られた炭化物に比して、気泡率が高く（30％）かつタール分が少ないことを確認した。
【００８２】
その理由は、過熱蒸気による直接加熱の場合は、原料内部まで熱が加えられるとともに、蒸気中にタール成分が移行することが期待できるが、バーナによる間接加熱方式の場合は、そのようなことが期待できないと推定される。
【００８３】
なお、本実施例は、汚泥を炭化物資材としていないが、汚泥を肥料資材とした場合は、タール分の少ない且つ可溶性リン酸を含み、気泡率の高い（10〜60％）炭化物系肥料を得ることができると推定される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の炭化物系肥料を製造するのに好適な乾燥・炭化装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１の乾燥・炭化装置を組み込んで炭化物系肥料用製造プラント装置を形成する場合に使用する凝縮器・液封槽及びや脱臭装置の配置流れ図である。
【図３】図１のIII−III線概略断面図である。
【図４】本発明の炭化物系肥料の製造方法に使用する乾燥・炭化装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図５】図４で使用する過熱蒸気導入用の多翼ファンの斜視図である。
【図６】本発明の炭化物系肥料の製造方法に使用する乾燥・炭化装置のさらに他の実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・乾燥・炭化装置
２・・処理槽（炭化室）
２ａ・・・テーパ部（コーン部）
４・・・中空シャフト（垂直回転軸）
４ａ・・・過熱蒸気流入口
４ｂ・・・過熱蒸気噴出口
４Ａ・・・中実シャフト（垂直回転軸）
５・・・パイプ状攪拌翼
５ａ・・・過熱蒸気噴出口
６・・・過熱蒸気ヘッダ
７・・・過熱蒸気生成部
７ａ・・・過熱蒸気流出口
９・・・原料持ち上げ翼（原料持ち上げ手段）
１１・・・キッカー（原料戻し案内板）
１２・・・過熱蒸気生成器
１６・・・凝縮装置
５０・・・過熱蒸気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排泄物系肥料資材から炭化物系肥料を製造する方法に関する。ここで、排泄物系肥料資材には、畜糞（し尿を含む）及びそれらの汚泥、更には、下水汚泥を含む。また、肥料とは、土壌改良剤を含む概念である。
【背景技術】
【０００２】
生物系排泄物やそれらの汚泥は、窒素、リン、カリ等の成分に富んでいるため、有機肥料資材として優れている。
【０００３】
しかし、畜糞等は、そのままでは、悪臭がある上、運搬を含めた取り扱い性に問題があるため、乾燥（天日又は加熱）や発酵処理によって、乾燥畜糞としたり発酵肥料としたりして圃場等の土壌に施肥していた（特許文献１段落０００２）。
【０００４】
しかし、乾燥畜糞の場合、土壌に施肥した場合、易分解性物質が多く含まれていることから、直ぐに播種したり苗の定植をすると、発芽や植物の根に障害を与えたり、排泄物の分解により発生するガスにより作物が障害を受けたりし易かった（同段落０００３）。
【０００５】
また、発酵肥料の場合は、上記のような問題は殆ど発生しないが、場所と時間を必要とし、且つ、安定した完熟度の高い品質のものを得難かった。
【０００６】
これらの問題点を解決するために、排泄物（畜糞）やそれらの汚泥を炭化処理することが、特許文献１・２・３等で提案され、また、それらの炭化物処理を好適に行える連続熱分解処理装置が特許文献４で提案されている。
【０００７】
そして、炭化に際して、炭化温度が高温であると、肥料成分として、有効な窒素成分やリン酸成分が不溶化したり、タール等が残留したりする等として、得られた炭化物を肥料として利用することが難しかった（特許文献２段落０００３）。
【０００８】
このため、400〜600℃の低温の条件下で汚泥等を炭化することで、肥料として有効な可溶性のリン酸成分を多く維持する炭化汚泥を得る方法が提案されている（特許文献２請求項２、特許文献３要約）。
【０００９】
しかし、上記特許文献３の記載の方法の場合、植物に有害なタール成分を少なくするために、第一炭化工程と第二炭化工程の二段とする必要があるととともに、炭化原料を乾燥する前処理工程を必要とした(要約等)。
【００１０】
即ち、前処理工程（乾燥工程）、第一炭化工程および第二炭化工程にそれぞれ対応させて、乾燥装置、一次炭化装置および二次炭化装置を必要とした（特許文献３の段落００３５・００３８・００４２）。
【特許文献１】特開平６−１６６５８５号公報
【特許文献２】特開２００６−１８８３９５号公報
【特許文献３】特開２００６−９６９７９号公報
【特許文献４】特開２００６−１８７６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記特許文献等に記載されていない新規な構成の炭化物系肥料の製造方法であって、炭化物系肥料を、排泄物系肥料資材から一段（一処理槽）で炭化処理して、しかも、タール分の少ないものを得ることができる炭化物系肥料の製造方法を提供することを目的（課題）とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、下記構成の炭化物系肥料の製造方法に想到した。
【００１３】
排泄物系資材を乾燥・炭化処理して炭化物系肥料を製造する方法であって、
過熱蒸気投入雰囲気下で、対流的な攪拌混合を、所定時間継続して前記乾燥・炭化処理を施して炭化物系肥料を製造することを特徴とする。
【００１４】
そして、過熱蒸気を用いて、汚泥や生畜糞尿等の高含水状態の排泄物系資材を、そのまま処理槽へ投入して、同一処理槽内で、炭化を連続的に行なうことができる。したがって、生産性が良好であり、且つ、エネルギー的にも有利である。処理槽にバーナ等を付設する必要がないため、焼却炉扱いとならず、ダイオキシン対策等の法規制を配慮せずに設置が可能となる。
【００１５】
さらには、過熱蒸気で炭化することにより、理由は不明であるが、従来の炭化装置（乾留装置）で炭化する場合に比して、タール成分が低い炭化物系肥料を得ることができる（新たな知見）。
【００１６】
上記炭化物系肥料の製造方法における過熱蒸気の温度は、300〜600℃（さらには400〜500℃）で行なうことが、リン酸成分の不溶化が、発生しがたくて望ましい。
【００１７】
さらに、乾燥・炭化処理で発生する蒸気成分を回収・凝縮して得た凝縮液を液肥として回収することが望ましい。排泄物系資材の更なる有効利用が可能となる。
【００１８】
上記炭化物系肥料の製造は、例えば、下記構成の乾燥・炭化装置を使用して製造することができる。
【００１９】
「少なくとも下側コーン部とされた密閉構造の処理槽と、
該処理槽の中央部に配される垂直回転軸と、
該垂直回転軸で駆動回転される混合攪拌翼と、
前記垂直回転軸で駆動回転されて前記処理槽の内壁に沿って底部から所定高さ位置まで原料を持ち上げる持ち上げ手段と、
さらに、処理槽の上部側に配される過熱蒸気生成器と、を備え、
前記処理槽は、底部側に有機系原料を投入する原料供給口が形成されるとともに、上部側に炭化物となった製品を排出する製品排出口が形成され、
前記過熱蒸気生成器で生成した過熱蒸気の主体を前記処理槽の底部側へ案内する過熱蒸気案内手段を備えている」乾燥・炭化装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の排泄物系肥料資材から炭化物系肥料を製造する方法は、リン酸系肥料を、設備費（設置のための許認可を含む。）および運転費をかけずに製造可能である。
【００２１】
このため、リン鉱石が高値（ここ１年で５倍）となり、特に、リン酸系肥料価格の高騰している昨今、本発明の炭化物系肥料の製造方法は、産業上の利用価値が高い。
【００２２】
そして、本発明の方法で製造した炭化物系肥料は、可溶性のリン酸成分を含み、且つ、気泡率も高い（10〜60％）ものを容易に得ることができる。このため、土壌に施肥した場合、植物に対するリン酸成分の補給ばかりでなく、土壌の水分や他の肥料成分の保持性を増大させ、さらには、微生物（土壌バクテリア）の繁殖も促進させる。したがって、土壌改良剤としての作用も期待できる。
【００２３】
従来のようにボイラーを使用せず、電気ヒータで過熱蒸気を生成させれば、少なくとも、炭化に際して、炭酸ガスの発生を考慮する必要はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の望ましい実施形態について、詳細に説明をする。
【００２５】
（１）図１〜３は、本発明の肥料の製造方法に好適な、乾燥・炭化装置１を組み込んだ、炭化物系肥料製造プラントを示す。この炭化物系肥料製造プラントでは、排泄物系肥料資材から、炭化物系肥料に加えて、液肥の回収も可能である。
【００２６】
下部がテ―パ部（コーン部）２ａとされ、外周は断熱材３で保温断熱された処理槽２と、該処理槽２の中央部にモータ（変速機付）５１で駆動回転される中空シャフト（垂直回転軸）４には多段に水平回転する長短のパイプ状の混合攪拌翼５が複数本（図例では１２本）連結されている。該混合攪拌翼５は、中空シャフト４と連通とされており、交互に逆方向に突出して形成されている。なお、混合攪拌翼５の中空シャフト４への連結態様は、これに限定されない。混合攪拌翼５を同一高さ位置で両側へ一対突出させた構成や、混合攪拌翼５を所定角度ずつずらして螺旋状に配した構成とすることもできる。混合攪拌翼５の中空シャフト４への連結態様を、後者の構成とした場合は、混合攪拌翼５の先端に取り付ける原料持ち上げ翼９の原料持ち上げ作用を増大させることができる。さらに、混合攪拌翼５は、攪拌混合作用及び先端の持ち上げ翼の原料持ち上げ作用を阻害しないなら、中空シャフト４から水平方向に突出していなくてもよい（上下斜め方向に突出させてもよい。）。
【００２７】
そして、混合攪拌翼（攪拌羽根）５の先端には板（ブレード）状の原料持上げ翼（掻き揚げ翼）９が形成されている。該持ち上げ翼９は、混合攪拌翼５の回転により前記コーン部２ａの内壁に沿って原料を持ち上げ可能に斜め上方へ掬うような傾斜面（傾斜角度20〜45°）を有するものである。
【００２８】
なお、処理槽２のコーン部２ａを、図例のごとく、断面テーパ状とする場合のテーパ角度（垂直軸に対する傾斜角度）は、20〜40°とする。コーン部２ａは、断面テーパ状としなくても、断面パラボラ（放物線）状としてもよい。
【００２９】
処理槽２の上方内側には、複数個（図例では4個）の過熱蒸気生成器１２が放射状に配されている。具体的には、中空シャフト４を同心的に囲繞して形成されたドーナツ状のヘッダ６に、水平筒状の各過熱蒸気生成器１２がその出口側で連結されて配されている。
【００３０】
そして、中空シャフト４の上部（ヘッダ６内に位置する）には、過熱蒸気流入口７が１個又は複数個明けられている。
【００３１】
ここで、乾燥・炭化装置１の寸法仕様は、処理槽２の容量を1.5ｍ3としたとき、例えば、天井側内径：1.4ｍ、円筒部高さ：0.5ｍ、コーン部高さ：1.4ｍ、コーン部下端内径：0.3ｍ、テ―パ角度：20°とする。
【００３２】
また、該過熱蒸気流入口７の形状は、丸形、矩形、三角等任意である。また、同じく大きさは、種々の要因（蒸気流入口７の数、処理槽２の大きさ、有機系原料の種類・単位時間処理量等）により異なるが、例えば、丸形の場合、20〜50ｍｍΦとする。
【００３３】
また、中空シャフト４の下部及び下側の混合攪拌翼５には、それぞれ１個又は複数個の過熱蒸気噴出口８が形成されている。噴出口８の形状は、過熱蒸気流入口７と同様、丸形、矩形、三角等任意である。また、同じく大きさは、例えば、丸形の場合、10〜30ｍｍΦとする。
【００３４】
混合攪拌翼５の翼形状は、図例では中空パイプ状であるが、棒状、帯板状など特に限定されない。
【００３５】
なお、必然的ではないが、最上段の原料持ち上げ翼９の位置には、キッカー（原料戻し案内部材）１１を１本又は複数本配しておくことが望ましい。キッカー１１により、持ち上げられてきた原料が中央部よりに移動して、戻し原料の平面的拡散が促進される。即ち、戻し原料の平面的拡散が促進されることにより、落下後の原料相互の熱交換が促進され、処理槽内における原料の乾燥さらには炭化が促進される。
【００３６】
さらに、処理槽２の上側内部には、過熱蒸気生成器１２が配され、その内部には加熱手段１３が配されている。加熱手段としては、電気ヒータ１３が制御し易くて望ましい。電気ヒータの種類としては、シーズドヒータ、カートリッジヒータ、鋳込みヒータ等の抵抗加熱ヒータで、500〜900℃程度まで昇温可能なものとする。
【００３７】
過熱蒸気生成器１２の蒸気取入口１４から取入れられた蒸気１６がさらに加熱されて、過熱蒸気５０となる。該過熱蒸気５０は過熱蒸気ヘッダ６から過熱蒸気流入口７を介して中空シャフト４に流入して、過熱蒸気噴出口８から処理槽２の下側位置に噴出するようになっている。ここで、過熱蒸気温度は、炭化に際して、リン酸が不溶化しない温度で、且つ、炭化を実用的なレベルで行なえる温度とする。具体的には、300〜600℃、望ましくは、400〜500℃とする。
【００３８】
処理槽２のテーパ部２ａの底部側下部には、原料供給手段が、上部側には製品排出手段が接続されている。
【００３９】
原料供給手段は、元部側に原料ホッパ１７を先端側に原料供給弁１９をそれぞれ備えた原料供給コンベヤ１８で構成されている。供給手段の搬送機構は、本実施形態では、連続乃至間欠連続運転を予定しているため、原料を気密的に供給可能であれば、特に限定されない。回分式とする場合は、気密的な供給は必然的ではない。プランジャ式、ベルト式、ポンプ式、等任意である。スクリューコンベヤで原料を圧縮供給する場合は、ロータリ弁などの気密供給手段は不要である。
【００４０】
製品排出手段は、元部側に製品排出弁２１を、先端側にロータリ弁２２をそれぞれ備えた排出コンベヤ２０で構成されている。ここで、ロータリ弁２２を使用するのは気密排出可能とするためである。排出手段の搬送機構は、原料を気密的に排出可能であれば、特に限定されず、原料供給手段の場合と同様任意である。
【００４１】
そして、本実施形態では、処理槽２の天井部に形成された排気口２６は、下記構成の凝縮装置１６に接続されている。通常の、脱臭装置を含む排気処理装置に接続してもよい。
【００４２】
本実施形態の凝縮装置１６は、凝縮塔３０と液封槽３９と冷却塔４５とを備えたものである。
【００４３】
凝縮塔３０内には、底部側から上方に向かって、凝縮液貯液部３３、充填材３２、熱交換器３１、散水器(シャワー)３５が、その順に配されている。
【００４４】
ここで、充填材３２としては、化学装置の充填塔に使用されているラシヒリング等であってもよいが、特許1931319号（特公平6−58199号）の水冷却塔に使用されている「充填物要素：裁断した多数本の合成樹脂製の扁平網管を、独立揺動可能に並列させて少なくとも上端で連結したもの」とすることが、凝縮効率（熱交換効率）が増大して望ましい。
【００４５】
凝縮液貯液部３３と散水器（シャワー）３５との間は、ポンプを備えた凝縮液戻し配管３４ａで接続されている。また、熱交換器３１の入口・出口が、冷却塔４５の出口・入口と往路（ポンプ付き）・復路４８、４８Ａを介して冷却水循環路が形成されている。
【００４６】
凝縮塔３０の凝縮液貯液部３３の上側で充填材３２の下側位置に排気ガス導入口３０ａが形成され、該排気ガス導入口３０ａには、エジェクタ２９を介して排気吸引ファン２８が接続されている。そして、エジェクタ２９の第二流体流入口２９ａには散水器３５とほぼ同一高さに形成されたガス戻し口３０ｂとガス戻し配管３７を介して接続され、被処理ガスを繰り返し凝縮処理可能とされている。
【００４７】
そして、凝縮液貯液部３３の上端位置には凝縮液溢流口３８が設けられ、該溢流口３８から、液封式の液封槽３９へ液封導入可能に凝縮液導入配管４０が配されている。
【００４８】
液封槽３９は、中央部にバッフル（邪魔板）４２を備え、バッフル４２の反対側は、液肥回収用の溢流配管４１が設けられ、該溢流配管４１から液肥を回収可能とされている。
【００４９】
さらに、必然的ではないが、凝縮塔３０の排気口４３、及び、冷却塔４５の排気口４５ａは、それぞれ、脱臭装置４６へ排気配管４４を接続して、最終排気を完全脱臭可能としておくことが望ましい。
【００５０】
脱臭装置４６は、特に限定されない。土壌脱臭装置や生物脱臭装置を使用することが、省エネや環境的見地から好ましい。
【００５１】
次に、上記実施形態の使用態様について説明をする。
【００５２】
先ず、原料ホッパ１７に有機廃棄物等の原料（排泄物系肥料資材：各種汚泥）を投入し、原料供給弁１９を開として、原料供給コンベヤ１８を稼動させて、所定量の原料を、処理槽２の底部（テーパ部２ａ下側）に供給後、原料供給弁１９を閉とする。なお、原料投入量は、例えば、前述の処理槽容量：1.5ｍ3の場合、最大、充填率1／10以下（約150ｋｇ以下）とする。そのときの原料供給は、複数段に分けて（例えば、30〜50ｋｇずつ）、間欠的（例えば、30〜１ｈ）に充填することが、炭化効率が良好となり望ましい。当然、連続供給も可能であり、その場合は、充填速度は、40〜80ｋｇ／ｈとする。
【００５３】
その状態で、モータ５１を起動して、中空シャフト４を介して混合攪拌翼５、・・・を水平回転させるとともに、過熱蒸気生成器１２を稼動させて、処理槽２内を設定温度の過熱蒸気で充満させる。このときの回転速度は、20〜80min-1（rpm）、周速（処理槽最大径位置）120〜200ｍ・min-1とする。なお、起動当初は、低速回転とする。また、同時に凝縮塔３０も凝縮液貯液部３３に補填水を貯液するとともに、排気吸引ファン２８、循環ポンプ３４を起動し、さらには、冷却塔４５の冷却液ポンプ４７も起動して、凝縮装置１６を運転状態とする。
【００５４】
すると、混合攪拌翼５の先端の原料持ち上げ翼９の作用により、処理槽２のテーパ部２ａの内壁に沿って原料は順次持ち上げられ（掻き揚げられ）、最上段の持ち上げ翼９の位置まで到達する。ここで、原料（含水物）は、処理槽２内に噴射される過熱蒸気の作用で、水の大気圧下沸点(100℃)より遥かに高い高温雰囲気にある。このため、原料内の液分（水を含む。）の蒸発が促進されて乾燥される。
【００５５】
そして、キッカー（原料戻し部材）１１の位置まで軽量故に持ち上げられた乾燥の進んだ原料は、キッカー１１と干渉することによって、処理槽２の中央部寄りに寄せられて中空シャフト４の周囲を落下しながら、混合攪拌翼５で混合攪拌されながら、処理槽２の底部へ落下する。
【００５６】
ここで、乾燥により低含液（水）率の原料が持ち上げ翼により上段側が持ち上げられるが、乾燥せず又は不十分な高含液（水）率の原料は持ち上げられず底部側に残り易い。しかし、低含液率の原料は、上段側からキッカーにより中央部寄りから落下するため、底部側の高含液率の原料と攪拌混合翼で混合される。こうして、高含液率の原料から低含液率の原料に液移動が発生し、効率よく含液率が均一化されるとともに乾燥が促進される。
【００５７】
この状態を、投入後、1〜2ｈ継続することにより、原料の大半（6〜7割）が乾燥物となり、さらに、運転を1〜2ｈ継続することにより、乾燥物の大半（6〜7割）が、乾燥物よりさらに低比重のポーラス（多孔質）な炭化物（嵩比重で乾燥物の1／3〜1／6）となる。このとき、製品排出弁２１を開とすると、上記と同様の理由で、炭化度の高いものから、その軽さ故に、順次、原料持ち上げ翼９により製品排出弁２１の高さ位置に至る。このため、炭化物製品（炭化物系肥料）を排出コンベヤ２０からロータリ弁２２を介して製品コンテナ２４に排出させて取り出すことができる。
【００５８】
取り出しは、排出コンベヤ２０からロータリ弁２２を介して取り出すので、乾燥・炭化装置１の運転中であっても、処理槽２から気密的に炭化物製品（炭化物系肥料）を取り出し可能である。
【００５９】
そして、上記で発生したガス（蒸気乃至乾留ガス）は、吸引ファン２８により処理槽２の排気口２６からエジェクタ２９を介して凝縮塔３０へ導入される。該凝縮塔３０内では、ガス戻し配管３７との間で循環流が発生し、繰り返し凝縮処理される。こうして、凝縮塔３０で凝縮された凝縮液は、液封槽３９へ導入され、液封槽３９の溢流配管４１からの溢流水は有価な液肥として回収できる。
【００６０】
他方、凝縮塔３０で凝縮されなかった非凝縮性ガスは、脱臭装置４６に導入されて脱臭処理を経て大気中に排気される。
【００６１】
図４に乾燥・炭化装置の別の実施形態を示す。前記実施形態と同一部分については同一図符号を付して、それらの説明を省略する。
【００６２】
図１〜３に示す実施形態において、過熱蒸気生成器１２をヘッダなしとして、処理槽２内に過熱蒸気５０を直接噴出させるとともに、中空シャフト４の過熱蒸気流入口７に過熱蒸気を軸方向に導入可能な過熱蒸気導入ファン５４（図５）を中空シャフト４に取り付けたものである。さらに、本実施形態では、原料の持ち上げ手段を、リボンスクリュー９Ａとしたものである。なお過熱蒸気導入ファン５４は、外周方向から軸心へ向かう複数枚の湾曲翼５４ａが二枚の整流板５４ｂで挟持された構成である。
【００６３】
中空シャフト４の回転によって回転する過熱蒸気導入ファン５４によって、過熱蒸気生成器１２から処理槽２の上部に噴出された過熱蒸気５０が、吸引されて過熱蒸気流入口７から中空シャフト４内に導入され、中空シャフト４の下部の過熱蒸気噴出口８から噴出される。このため、過熱蒸気５０が処理槽２内を循環することにより、前記実施形態に比して、槽内温度分布をより均一化でき、熱効率の向上が期待できる。
【００６４】
図６に乾燥・炭化装置のさらに別の実施形態を示す。前記実施形態と同一部分については同一図符号を付して、それらの説明を省略する。
【００６５】
図１〜３に示す実施形態において、過熱蒸気生成器１２をヘッダなしタイプとして、処理槽２内に直接噴出させるとともに、中空シャフト４を中実シャフト４Ａとし、下方へ過熱蒸気を送り出す過熱蒸気案内ファン５６を最上段に付設したものである。図例では、矩形状の補助攪拌翼９Ｂを段違いに螺旋に沿って配したものである。
【００６６】
中実シャフト４Ａにより駆動回転される過熱蒸気案内ファン５６によって、過熱蒸気生成器１２から処理槽２の上部に噴出された過熱蒸気５０が、下方へ送気されて底部側に投入され原料に集中する。このため、過熱蒸気５０の大部分が投入直後の高含水原料に集中するため、乾燥効率さらには炭化効率の向上が期待できる。
【００６７】
上記各実施形態の乾燥・炭化装置は、下記のような各特徴的構成を適宜組み合わせたものである。該各特徴的構成は、単独又は複数個を任意に組み合わせて、本発明で使用する乾燥・炭化装置の各実施形態とすることができる。
【００６８】
１）前記混合攪拌翼が、前記垂直回転軸に多段に取り付けられた棒状乃至パイプ状の攪拌翼で形成されていることを特徴とする。
【００６９】
２）前記持ち上げ手段が、前記攪拌翼の各先端に取り付けられた複数の持ち上げ櫂の群で形成されていることを特徴とする。
【００７０】
３）前記持ち上げ手段が、前記攪拌翼の先端間を順次接続して取り付けられたリボンスクリューで形成されていることを特徴とする。
【００７１】
４)上記２）、３）の各構成において、前記持ち上げ手段の最高持ち上げ位置で処理槽の内側に、前記持ち上げられた原料を内側へ案内落下する原料戻し案内部材（蹴落とし板）が配されていることを特徴とする。
【００７２】
５）前記過熱蒸気案内手段が、前記垂直回転軸が中空状とされて、前記垂直回転軸の上部に１個又は複数個の過熱蒸気流入口が形成されるとともに、前記垂直回転軸の下部に１個又は複数個の過熱蒸気噴出口が形成されて構成されていることを特徴とする。
【００７３】
６）上記５）の構成において、前記過熱蒸気生成器の過熱蒸気生成部が前記過熱蒸気流入口位置で前記垂直回転軸にメカニカルシール的に取り付けられた過熱蒸気ヘッダに接続されて、前記過熱蒸気が前記中空回転軸に流入可能とされていることを特徴とする。
【００７４】
７）上記５）の構成において、前記過熱蒸気生成器の過熱蒸気生成部の下面に過熱蒸気流出口を形成するとともに、該過熱蒸気流出口の内側位置と前記過熱蒸気入口位置との間に前記中空回転軸と一体回転し回転軸芯方向の気流を発生させる吸引ファンを取り付けて、過熱蒸気が前記中空回転軸に流入可能とされていることを特徴とする。
【００７５】
８）前記過熱蒸気案内手段が、前記過熱蒸気生成器の過熱蒸気生成部の下面に過熱蒸気流出口を形成するとともに、前記回転軸と一体改訂し過熱蒸気流出口の直下に下方へ気流を発生させる過熱蒸気案内ファンを配して、構成されていることを特徴とする。
【００７６】
９）本発明の乾燥・炭化装置を組み込んだ炭化物系肥料製造プラントであって、
前記処理槽の排気口と凝縮塔とが接続され、該凝縮塔で凝縮された凝縮液を液封槽を介して溢流させることにより液肥が回収可能とされていることを特徴とする。
【実施例】
【００７７】
図１に示す内容量1.5ｍ3の前記仕様の実機において、野菜屑（含水率80％）を運転当初40ｋｇ投入し、さらに１ｈ後、40ｋｇ再投入し、運転開始から2ｈ後に、炭化物４ｋｇを得ることができた（減容率1／20）。
【００７８】
なお、過熱蒸気生成器は、シーズドヒータは三室型で、２基のみ運転した。運転条件は、第1室：240℃、第2室：340℃、第３室：440℃に設定して、流入蒸気温度：100℃、過熱蒸気温度：450±5℃とした。
【００７９】
また、攪拌機の回転数：20ｒｐｍ、蒸気圧力：1ｋｇ／ｃｍ2とした。
【００８０】
処理槽内温度（温度測定位置：製品排出口付近）が、300℃になった時点で、加温（過熱蒸気の流入）を止めて、しばらく冷却運転をした。
【００８１】
こうして製造した炭化物は、従来の本願発明者が提案した特開2004−66216号公報に記載の炭化装置を用いて得られた炭化物に比して、気泡率が高く（30％）かつタール分が少ないことを確認した。
【００８２】
その理由は、過熱蒸気による直接加熱の場合は、原料内部まで熱が加えられるとともに、蒸気中にタール成分が移行することが期待できるが、バーナによる間接加熱方式の場合は、そのようなことが期待できないと推定される。
【００８３】
なお、本実施例は、汚泥を炭化物資材としていないが、汚泥を肥料資材とした場合は、タール分の少ない且つ可溶性リン酸を含み、気泡率の高い（10〜60％）炭化物系肥料を得ることができると推定される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の炭化物系肥料を製造するのに好適な乾燥・炭化装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１の乾燥・炭化装置を組み込んで炭化物系肥料用製造プラント装置を形成する場合に使用する凝縮器・液封槽及びや脱臭装置の配置流れ図である。
【図３】図１のIII−III線概略断面図である。
【図４】本発明の炭化物系肥料の製造方法に使用する乾燥・炭化装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図５】図４で使用する過熱蒸気導入用の多翼ファンの斜視図である。
【図６】本発明の炭化物系肥料の製造方法に使用する乾燥・炭化装置のさらに他の実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・乾燥・炭化装置
２・・処理槽（炭化室）
２ａ・・・テーパ部（コーン部）
４・・・中空シャフト（垂直回転軸）
４ａ・・・過熱蒸気流入口
４ｂ・・・過熱蒸気噴出口
４Ａ・・・中実シャフト（垂直回転軸）
５・・・パイプ状攪拌翼
５ａ・・・過熱蒸気噴出口
６・・・過熱蒸気ヘッダ
７・・・過熱蒸気生成部
７ａ・・・過熱蒸気流出口
９・・・原料持ち上げ翼（原料持ち上げ手段）
１１・・・キッカー（原料戻し案内板）
１２・・・過熱蒸気生成器
１６・・・凝縮装置
５０・・・過熱蒸気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排泄物系肥料資材を乾燥・炭化処理して炭化物系肥料を製造する方法であって、
過熱蒸気投入雰囲気下で、対流的な攪拌混合を、所定時間継続して前記乾燥・炭化処理を施して炭化物系肥料を製造することを特徴とする炭化物系肥料の製造方法。
【請求項２】
前記過熱蒸気の温度を300〜600℃とすることを特徴とする請求項１記載の炭化物系肥料の製造方法。
【請求項３】
さらに、前記乾燥・炭化処理で発生する蒸気成分を回収・凝縮して得た凝縮液を、液肥として回収することを特徴とする請求項1又は２記載の炭化物系肥料の製造方法。
【請求項４】
下記構成の乾燥・炭化装置を使用して前記炭化物系肥料を製造することを特徴とする請求項１又は２記載の炭化物系肥料の製造方法。
「少なくとも下側コーン部とされた密閉構造の処理槽と、
該処理槽の中央部に配される垂直回転軸と、
該垂直回転軸で駆動回転される混合攪拌翼と、
前記垂直回転軸で駆動回転されて前記処理槽の内壁に沿って底部から所定高さ位置まで原料を持ち上げる持ち上げ手段と、
処理槽の上部側に配される過熱蒸気生成器と、を備え、
前記処理槽は、底部側に有機系原料を投入する原料供給口が形成されるとともに、上部側に炭化物となった製品を排出する製品排出口が形成され、さらに、
前記過熱蒸気生成器で生成した過熱蒸気の主体を前記処理槽の底部側へ案内する過熱蒸気案内手段を備えている」乾燥・炭化装置。
【請求項５】
前記過熱蒸気生成器が、水蒸気を電熱ヒータで加熱する過熱蒸気生成機構を備えたものであることを特徴とする請求項４記載の炭化物系肥料の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一記載の炭化物系肥料の製造方法により製造されたものであり、気泡率10〜60％であることを特徴とする炭化物系肥料。
【請求項１】
排泄物系肥料資材を乾燥・炭化処理して炭化物系肥料を製造する方法であって、
過熱蒸気投入雰囲気下で、対流的な攪拌混合を、所定時間継続して前記乾燥・炭化処理を施して炭化物系肥料を製造することを特徴とする炭化物系肥料の製造方法。
【請求項２】
前記過熱蒸気の温度を300〜600℃とすることを特徴とする請求項１記載の炭化物系肥料の製造方法。
【請求項３】
さらに、前記乾燥・炭化処理で発生する蒸気成分を回収・凝縮して得た凝縮液を、液肥として回収することを特徴とする請求項1又は２記載の炭化物系肥料の製造方法。
【請求項４】
下記構成の乾燥・炭化装置を使用して前記炭化物系肥料を製造することを特徴とする請求項１又は２記載の炭化物系肥料の製造方法。
「少なくとも下側コーン部とされた密閉構造の処理槽と、
該処理槽の中央部に配される垂直回転軸と、
該垂直回転軸で駆動回転される混合攪拌翼と、
前記垂直回転軸で駆動回転されて前記処理槽の内壁に沿って底部から所定高さ位置まで原料を持ち上げる持ち上げ手段と、
処理槽の上部側に配される過熱蒸気生成器と、を備え、
前記処理槽は、底部側に有機系原料を投入する原料供給口が形成されるとともに、上部側に炭化物となった製品を排出する製品排出口が形成され、さらに、
前記過熱蒸気生成器で生成した過熱蒸気の主体を前記処理槽の底部側へ案内する過熱蒸気案内手段を備えている」乾燥・炭化装置。
【請求項５】
前記過熱蒸気生成器が、水蒸気を電熱ヒータで加熱する過熱蒸気生成機構を備えたものであることを特徴とする請求項４記載の炭化物系肥料の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一記載の炭化物系肥料の製造方法により製造されたものであり、気泡率10〜60％であることを特徴とする炭化物系肥料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−６４９１３（Ｐ２０１０−６４９１３Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３１２３０（Ｐ２００８−２３１２３０）
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００２３５３１４）
【出願人】（５０８２７３３１５）株式会社コアジャパン (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００２３５３１４）
【出願人】（５０８２７３３１５）株式会社コアジャパン (1)
【Ｆターム（参考）】
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