JP2000169274A - 堆肥の製造方法及びこの方法に使用する加圧・混練処 理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有害微生物を死滅させた堆肥の製造方法及び
これに使用す加圧・混練処理を提供する 【解決手段】 加圧・混練処理槽に投入した堆肥原料を
前進方向と後退方向の相反する内外二層の流れを形成す
る圧送スクリューで加圧・混練する。これにより、前進
方向の加圧・混練で昇温された原料の一部を後退方向へ
加圧・混練しながら処理槽内を循環させる過程で、組織
表面を破壊させた微生物を７０℃以上の温度下に１分以
上滞留させて原料中の微生物を殺死させる。殺死処理し
た原料を粉砕して空気と接触させて冷却しながら発酵微
生物を添加して発酵させる。こため、加圧・混練装置の
圧送スクリューは、前進スクリュー羽根と後退スクリュ
ー羽根を、内外二重の同芯羽根を形成するようにして共
通回転軸に固定した構造になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は畜産排泄物やし尿処
理汚泥、生活排水汚泥等の有機物含有廃棄物またはこれ
らとセルロース含有有機物の混合物からなる原料を処理
して堆肥を製造する方法及びこの方法に使用する原料の
加圧・混練処理装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】近年、畜産農家から排出される牛糞、鶏
糞などの畜糞による公害が拡大し、特に、Ｏ−１５７に
代表される病原性大腸菌が社会問題となっている。ま
た、家畜の飼料のほとんどを輸入で賄っているところか
ら、輸入飼料に混入している雑草の種子が家畜の体内を
通過して畑地で発芽し、これらの外来雑草が農家を苦し
めている。

【０００３】さらに、最近、ダイオキシンなどの問題で
都市ゴミや汚泥スラッジの焼却が困難になったことか
ら、これらの堆肥化が急速に進められているが、これら
の原料には多くの大腸菌、最近、ウイルスなどの微生物
群が寄生しており、堆肥化した後でもサルモネラ菌が検
出されるなど、病原性微生物が問題となっている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】本来、これらの問題は、原料を堆肥化する
ときの発酵熱によって有害微生物を死滅させることによ
って解決するのが理想であるが、上記の微生物群を死滅
させるには原料を７０℃以上の温度下に１分以上、滞留
させることが必要であるため、現実には現今の堆肥化方
法でこれを実現することは困難であった。例えば、特開
平５−１０５５６４号公報に開示されているように、堆
肥原料を加圧・混練して圧縮熱と摩擦熱で昇温させるこ
とにより、高温菌を活性化し、低・中温菌を死滅させ
る、いわゆるスクリーニング方式の堆肥製造装置はすで
に本発明者によって開発され、市場に供給されている
が、この装置に使用されている原料の加圧・混練装置
は、処理槽内の原料の流れが一方向であり、出口ゲート
付近に圧力が集中する構造であるため、７０℃以上に昇
温するのは出口ゲートに達した時点の数秒間であり、直
ちに出口から開放されて急激に温度が低下するため、微
生物は殺死にいたらない。

【０００５】すなわち、処理槽内の原料の加圧・混練に
よって原料温度を７０℃以上で１分以上持続させるに
は、少なくとも、処理槽の中間部付近から所定の高温に
達していることが必要であるが、従来の上記加圧混練方
式では、出口ゲート付近でようやく所定の高温に達する
に過ぎないため、７０℃以上の温度を１分以上所定持続
させることができなかった。また、従来の方式で、中間
部付近から所定の高温に昇温させようとして出口ゲート
を絞ると、出口ゲート付近がさらに高圧となり装置がオ
ーバーパワーとなってしまう。

【０００６】このように、従来の加圧混練装置を使用す
る堆肥製造装置は、微生物群の死滅に必要な高温状態を
持続できないため、Ｏ−１５７などの有害微生物群を死
滅させた堆肥を生産することが事実上不可能であった。

【０００７】従って、本発明の第１の目的は、原料中の
有害微生物群を効率よく死滅させ、しかも、有機肥料と
して充分に発酵させた堆肥の製造方法を提供することに
ある。

【０００８】本発明の第２の目的は、上記の方法を実施
するために、原料中の微生物群を効率よく死滅させるこ
とができる加圧・混練装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の堆肥製造方法は、堆肥製造装置の加
圧・混練処理槽に投入した堆肥原料を処理槽の排出ゲー
ト側への前進方向と排出ゲート側からの後退方向の相反
する内外二層の流れを形成する圧送スクリューで加圧・
混練することにより、前進方向の加圧・混練で昇温され
た原料の一部を後退方向へ加圧・混練しながら処理槽内
を循環させ、これにより、原料中の微生物の表面を損傷
させると同時にこの原料を処理槽内において７０℃以上
の温度下に１分以上滞留させて原料中の微生物を殺死さ
せ、殺死処理した前記原料を加圧状態から開放し、粉砕
により空気と接触させて冷却しながら、又は冷却した
後、発酵微生物又は発酵微生物を含む堆肥の一部を添加
して発酵させることを特徴とする。

【００１０】上記第２の目的を達成するために、本発明
による堆肥原料の加圧・混練装置は、一側に堆肥原料の
投入部を有し、他側に排出ゲートを設けた処理槽の軸方
向に、投入原料を加圧・混練するための圧送スクリュー
を配設した堆肥原料の加圧・混練装置において、圧送ス
クリューが、原料を排出口側に加圧・混練しながら圧送
する前進スクリュー羽根と、排出口から投入ホッパ側に
加圧・混練しながら圧送する後退スクリュー羽根を、内
外二重の同芯羽根を形成するようにして共通回転軸に固
定した構造を備えていることを特徴とする。

【００１１】所望により、処理槽内の一部又は全部に、
第１スクリュー羽根と第２スクリュー羽根の原料送り出
し断面積を、それぞれの原料送り出し方向に向けて次第
に縮少させた加圧加速部を設けてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１は本発明による堆肥製造装置の全
体構成を示すもので、牛糞、鶏糞などの畜産排泄物、し
尿処理汚泥、生活雑排汚泥などの有機物含有廃棄物１ａ
と、畜産敷料として使用される草、わら、籾殻、木材チ
ップなどのセルロース含有有機物１ｂが、堆肥原料とし
て、各々の定量供給フイーダ２、可変供給フイーダ３を
介して、加圧・混練処理槽４の投入ホッパ５に送られ、
上記廃棄物１ａとセルロース含有有機物１ｂを混合し
て、これら原料を水分４５〜７５重量％に調整する。こ
の場合、セルロース含有有機物は原料の水分調整材とし
て使用される。

【００１３】加圧・混練処理槽４に投入された原料は、
原動機６によって回転駆動される圧送スクリュー７で加
圧・混練されることにより、原料中の大腸菌、細菌、ウ
イルスなどの微生物の表面が損傷をうけるとともに、圧
縮熱と摩擦熱により加圧・混練処理槽４内において７０
℃以上の温度下に１分以上滞留させることにより、原料
中の前記微生物群を死滅させる。

【００１４】すなわち、本発明は、原料中の微生物の組
織表面に損傷を与えた上で、この損傷を受けている微生
物群を７０℃以上の温度下に１分以上存在させるもの
で、損傷組織が上記高温の下に所定時間滞在することに
よって殺菌効果を高め、微生物を死滅させるものであ
る。このために、本発明では以下に示すように、新規な
加圧・混練装置により、特殊な加圧・混練処理がなされ
る。

【００１５】本発明に使用される加圧・混練装置８は図
１及び図２に示すように一側に原料投入ホッパ５を有
し、他側に排出口９を有する加圧・混練処理槽４内の軸
方向に、モータ等の原動機６によって回転駆動される前
記圧送スクリュー７が設置されている。尚、排出口９は
ゲート９´によって開閉されるようになっている。

【００１６】この圧送スクリュー７は、原料を排出口９
側に加圧・混練しながら送り出す前進スクリュー羽根１
１と、排出口９側から投入ホッパ５側に加圧・混練しな
がら押し戻す後退スクリュー羽根１２が共通の回転軸１
０に内外二重の同芯スクリューを形成するようにして固
定されている。

【００１７】図の実施例の加圧・混練装置８は、回転軸
１０の軸体に取付けた螺旋スクリューが後退スクリュー
羽根１２となるように向きを設計するとともに、この後
退スクリュー羽根１２の外側にフレーム１１´を介して
固定した羽根片が前進スクリュー羽根１１となるように
向きを設計してある。尚、図に示すように、ホッパ５の
下方の回転軸部には従来と同様の原料送り出しスクリュ
ー１３を設けておいてもよい。さらに、原料を切断し、
また、回転軸１０と原料の共廻りを抑制するために処理
槽４内に向けて固定歯１４を突設してもよい。

【００１８】図の実施例では内側のスクリュー羽根１２
を螺旋スクリューで形成し、内側スクリュー羽根１２の
ピッチ間に固定されたフレーム１１´に外側スクリュー
羽根１１の羽根片を結合して内外二重の同芯スクリュー
を形成している。ただし、本発明の加圧・混練装置８の
圧送スクリュー７は回転軸１０に内外二重のスクリュー
が同心的に一体結合され、内側スクリュー羽根１２と外
側スクリュー羽根１１が原料を互いに逆方向で加圧・混
練する機能を有するものであれば、他のいかなる構造で
もよい。例えば、図の実施例とは逆に内側スクリュー羽
根１２を前進スクリュー羽根とし、外側スクリュー羽根
１１を後退羽根として設計してもよい。

【００１９】また、圧送スクリュー７の前進スクリュー
羽根１１と後退スクリュー羽根１２の径、すなわち、圧
送断面積は後方から前方に向けて均一でもよいが、好ま
しくは図１、図２の実施例のように、各々の原料送り方
向に向けて次第に圧送断面積が縮小するようにテーパー
状に形成する。このように構成すると進行方向及び後退
方向の原料の加圧が加速度的に進む。従って、原料を短
時間に高い温度に昇温させ、高温をより長い時間維持さ
せることができる。この構造のものは鶏糞のように原料
の水分が比較的多い場合に有利である。

【００２０】また、前進スクリュー羽根１１、後進スク
リュー羽根１２のピッチは、牛糞のように粘性の低い原
料の場合は等ピッチでよいが、鶏糞のように粘性の高い
原料の場合はスクリューのピッチを次第に拡げるのが望
ましい。

【００２１】図の実施例の加圧・混練装置による原料の
加圧・混練工程を説明すると、処理槽４の投入ホッパ５
から導入された原料は、送り出しスクリュー１３によっ
て、圧送スクリュー７に送り出される。圧送スクリュー
７に供給された原料は、外側の前進スクリュー羽根１１
によって加圧・混練され、また、固定歯１４によって剪
断されながら排出口９側に送り出され、その過程で圧縮
熱、摩擦熱によって昇温される。

【００２２】圧送スクリュー７は、前記のように外側の
前進スクリュー羽根１１と後退スクリュー羽根１２を同
芯の二重層となるように配置してあるので、前進スクリ
ュー羽根１１によって昇温された原料の一部は排出口９
付近で内側の後退スクリュー羽根１２に巻き込まれ、逆
方向へ加圧・混練される過程で温度がさらに上昇する。
特に、逆方向の加圧・混練工程では前進方向の原料と後
退方向の原料のすれ違いの摩擦が付加されるので、原料
の昇温が促進されるとともに、昇温された原料が圧送ス
クリュー７の内外スクリューを循環しながらさらに加圧
・混練されることにより、原料は圧送スクリュー７の後
部、すなわち、図の例では処理槽４の中間付近で７０℃
以上に達し、その状態でさらに前進スクリュー羽根１１
によって排出ゲート９´まで加圧・混練されるため、最
終的には９０℃に昇温させることができる。尚、前進方
向と後退方向の原料送り量は６対４程度の割合が好まし
い。

【００２３】このように、本発明は、処理槽４の中間位
置で原料が７０℃以上に達し、この位置から排出口９に
送られるまでの間、この温度以上にさらに昇温されなが
ら処理槽４内に滞留する。従って、原料は７０℃以上の
温度のもとに少なくとも１分以上、好ましくは３分以上
維持されることにより、Ｏ−１５７などの病原性大腸菌
をはじめ、菌、ウイルスなどの微生物群が死滅する。

【００２４】加圧・混練装置８から放出された原料は上
記の高温維持処理により、堆肥化に必要な高温発酵菌も
死滅しているので、このままでは発酵しない。このた
め、発酵を目的とした新たな微生物を添加する必要があ
る。しかし乍ら、処理槽４の排出口９から出てくる処理
原料は、高温で、しかも、発酵に適した水分に保つ必要
から固塊状になっているので新たに菌（微生物）を入れ
ても増殖しない。

【００２５】上記の問題を解決するために、本発明はさ
らに、処理槽４から排出される原料を、粉砕機１５で微
粉砕し、これにより、空気と充分接触させながら冷却に
よる発酵温度調整をする過程で、あるいは、粉砕と温度
調整をした後に、タンク１６から発酵のための微生物を
添加するか、もしくは、タンク１７から発酵微生物を含
んでいる堆肥の一部を添加して発酵させる。

【００２６】かくして、新たに発酵微生物を添加した原
料は所定時間、堆積発酵条件下に置くことにより、優良
微生物のみによる発酵が進み堆肥１８となる。

【００２７】

【効果】本発明は原料が処理槽の中間位置付近で７０℃
以上に昇温し、組織表面を破壊させた微生物群が処理槽
の排出口から放出されるまでの間、この高温に維持され
るので、Ｏ−１５７などの病原性大腸菌、細菌、ウイル
ス等が効果的に死滅し、安全な堆肥を製造することがで
きる。また、原料の激しい摩擦により、種子や菌の表面
細胞膜に損傷を与えることによって確実に殺死すること
ができる。

【００２８】本発明は原料の微生物群を死滅させた後、
優良な農業用微生物だけで発酵させるので良質な堆肥を
低コストで生産することができる。従来、原料に良質微
生物を添加して堆肥する場合、コスト面からこれらの微
生物の少量を基菌として有機資材に添加し、増殖させて
使用する試みがなされているが、原料の定住着床菌の勢
力が強く、新しく入れた菌が増殖しにくいという問題が
あった。本発明は原料の菌、微生物を死滅させてあるの
で、添加有効菌の培養増殖が容易となり、これらの問題
も解消する。

【００２９】堆肥製造時の悪臭の主要原因物質である吉
草酸、酪酸、カプロン酸等の有機酸の混酸は、カルボキ
シル基（ＣＯＯＨ）を持っているが、５５℃以上の高温
度の持続でこのカルボキシル基が外れ、空中に揮散しな
くなるので悪臭が大幅に減少する。

【００３０】本発明に使用される加圧・混練装置は、相
対する方向に原料を加圧・混練する内外二重の同芯スク
リューを配した圧送スクリューを使用しているので、効
率のよい高温維持機構を小型、低コストの装置で提供す
ることができるとともに、一方向の加圧・混練スクリュ
ーを使用する場合に比較して電力消費を４０％減少させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する堆肥製造装置の全体構
成図

【図２】本発明の方法に使用される原料加圧・混練装置
の拡大断面図

【符号の説明】

１ａ…有機物含有廃棄物 １ｂ…セルロース含有有機物 ２、３…フイーダ ４…加圧・混練処理槽 ５…投入ホッパ ６…原動機 ７…圧送スクリュー ８…加圧・混練装置 ９…排出口 ９´…排出ゲート １０…回転軸 １１…前進スクリュー羽根 １１´…フレーム １２…後退スクリュー羽根 １３…送り出しスクリュー １４…固定歯 １５…粉砕機 １６、１７…タンク １８…堆肥 １９、２０、２１、２２…フイーダ ２３…モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA12 AA46 AB07 BA04 CA03 CA04 CA15 CA19 CA22 CA46 CB13 CB28 CB45 CC02 CC08 4H061 AA02 AA03 CC36 CC37 CC38 CC47 CC51 CC55 EE66 GG16 GG17 GG18 GG20 GG42 GG48 GG68 HH41 HH42 LL02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 堆肥製造装置の加圧・混練処理槽に投入
   した堆肥原料を処理槽の排出ゲート側への前進方向と排
   出ゲート側からの後退方向の相反する内外二層の流れを
   形成する圧送スクリューで加圧・混練することにより、
   前進方向の加圧・混練で昇温された原料の一部を後退方
   向へ加圧・混練しながら処理槽内を循環させ、これによ
   り、原料中の微生物の表面を損傷させると同時にこの原
   料を処理槽内において７０℃以上の温度下に１分以上滞
   留させて原料中の微生物を殺死させ、殺死処理した前記
   原料を加圧状態から開放し、粉砕により空気と接触させ
   て冷却しながら、又は冷却した後、発酵微生物又は発酵
   微生物を含む堆肥の一部を添加して発酵させることを特
   徴とする堆肥の製造方法
2. 【請求項２】 一側に堆肥原料の投入部を有し、他側に
   排出ゲートを設けた処理槽の軸方向に、投入原料を加圧
   ・混練するための圧送スクリューを配設した堆肥原料の
   加圧・混練装置において、圧送スクリューが、原料を排
   出口側に加圧・混練しながら圧送する前進スクリュー羽
   根と、排出口から投入ホッパ側に加圧・混練しながら圧
   送する後退スクリュー羽根を、内外二重の同芯羽根を形
   成するようにして共通回転軸に固定した構造を備えてい
   ることを特徴とする加圧・混練装置
3. 【請求項３】処理槽内の一部又は全部に、第１スクリュ
   ー羽根と第２スクリュー羽根の原料送り出し断面積を、
   それぞれの原料送り出し方向に向けて次第に縮少させた
   加圧加速部を設けたことをさらに特徴とする請求項２記
   載の堆肥原料の加圧・混練装置