JP2002102829A

JP2002102829A - 発酵処理装置

Info

Publication number: JP2002102829A
Application number: JP2000297297A
Authority: JP
Inventors: 一人 ▲高▼橋; Kazuto Takahashi; Toshio Tanaka; 淑郎田中; Masashi Yamamoto; 正史山本; Atsushi Sasaki; 淳佐々木; Noritoshi Taniguchi; 範敏谷口
Original assignee: ISHIDA KOGYO KK; Hitachi Chemical Co Ltd; Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: ISHIDA KOGYO KK; Hitachi Ltd; Resonac Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】発酵過程で生じる発酵ガスを合理的に処理して
悪臭の発生を軽減し、結露水による発酵生成物の品質低
下を防止する。【解決手段】一次発酵槽１内を弱負圧に保つように該槽
内の発酵ガスを吸引して除湿した後に該一次発酵槽にリ
サイクル送気すると共に二次発酵槽２および後熟槽３に
送気する吸送気設備を設け、防臭カバー１３の裾を側壁
１２の上端に設けた結露水捕水ピット１９内に垂らして
結露水を流し込むようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発酵処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】密閉型吸引・送気式の発酵処理装置は、
発酵槽内の発酵素材が発酵過程で発生する発酵ガスを吸
送気ブロワーにより強制的に定流量で吸引して一次発酵
槽，二次発酵槽および後熟槽にリサイクル送気する吸送
気設備を備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一次発
酵槽内の発酵素材の発酵過程で発生するアンモニア等の
悪臭ガスや蒸発水分（発酵ガス）の発生量は、発酵過程
に応じて変化するために、これを十分に処理することが
できず、悪臭発生や発酵生成物の品質低下の原因になっ
ている。

【０００４】即ち、発酵素材の発酵分解作用が盛んなと
きには多量の発酵ガスが発生するために、その総てを吸
引することができず、アンモニアガスや蒸発水分等が発
酵槽外に漏出して悪臭や結露水を発生させている。ま
た、槽内においても、結露水が発酵素材の乾燥を妨げ、
発酵生成物の品質を低下させている。特に、気温の低い
冬期においては、結露水の発生量が多く、処理進行の障
害にもなっている。

【０００５】このような問題は、吸送気設備の吸送気能
力を大きくすることにより解決することができるが、吸
送気設備が大型化して設備費や運転費の増加を招くこと
になる。

【０００６】本発明の１つの目的は、発酵素材から発酵
過程に応じて発生する発酵ガスを合理的に処理すること
ができる発酵処理装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、発酵素材から発酵過
程に応じて発生する発酵ガスを合理的に処理して悪臭の
漏出を抑制することができる発酵処理装置を提供するこ
とにある。

【０００８】本発明の更に他の目的は、発酵素材から発
酵過程に応じて発生する発酵ガスを合理的に処理して発
酵素材を効率良く発酵処理することができる発酵処理装
置を提供することにある。

【０００９】本発明の更に他の目的は、高品質の発酵生
成物を得ることができる発酵処理装置を提供することに
ある。

【００１０】

【問題を解決するための手段】本発明は、密閉または半
密閉型の第１の好気性発酵槽と、開放型の第２の好気性
発酵槽を備えた発酵処理装置において、前記第１の好気
性発酵槽内を弱負圧に保つように該第１の好気性発酵槽
内のガスを吸引して前記第２の好気性発酵槽に送気する
吸送気設備を設けたことを特徴とする。

【００１１】そして、前記吸送気設備は、前記第１の好
気性発酵槽内の発酵ガスを該槽内に侵入した新鮮空気と
共に吸引して除湿した後にその一部を該第１の好気性発
酵槽にリサイクル送気し、残りを第２の好気性発酵槽に
送気することを特徴とする。

【００１２】また、前記第１の好気性発酵槽は、複数の
堆積式一次発酵槽を備え、前記吸送気設備は、前記各一
次発酵槽からの吸気流量を独立に可変制御可能に構成し
たことを特徴とする。

【００１３】また、前記第２の好気性発酵槽は、複数の
堆積式二次発酵槽と後熟槽を備えたことを特徴とする。

【００１４】また、前記第１の好気性発酵槽は、側壁と
該側壁の上に設置した防臭カバーを備え、防臭カバーの
裾を前記側壁の上端に設けた結露水捕水ピット内に垂ら
すようにしたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である吸引式
発酵処理装置の基本的な構成について、図１〜図３を参
照して説明する。図１は、吸引式発酵処理装置の斜視
図、図２は、発酵処理状態における吸送気経路を示す側
面図、図３は、同正面図である。

【００１６】この実施の形態において、第１の好気性発
酵槽は、複数の半密閉型堆積式一次発酵槽１を備え、第
２の好気性発酵槽は、複数の開放型堆積式二次発酵槽２
と複数の開放型堆積式後熟槽３を備える。

【００１７】各一次発酵槽１は、底部１１と三方側壁１
２と防臭カバー１３と開閉防臭シート１４によって奥行
き方向に細長の半密閉型発酵槽を形成している。底部１
１には奥行き方向に伸びる送気管ピット１５を設け、複
数の送気孔を形成した送気管１６を前記送気管ピット１
５内に底面に突出しないように設置している。防臭カバ
ー１３は、側壁１２に取り付けた骨組みを組みシートで
覆って一次発酵槽１における発酵素材の搬入や生成物の
取り出し作業に支障をきたさない高さに形成し、発酵ガ
スが槽外へ漏出するのを防止する。防臭カバー１３は、
その前面の上部に新鮮空気取入口１７を設け、後面の上
部に複数の排気口１８を設け、裾は、両側壁１２の上端
に形成した結露水捕水ピット１９内に垂らして防臭カバ
ー１３に付着して流れ落ちる結露水を該結露水捕水ピッ
ト１９に流し込むようにしている。

【００１８】各二次発酵槽２は、底部２１と三方側壁２
２によって開放型発酵槽を形成し、底部２１に送気管ピ
ット２３を設けて送気管２４を設置している。

【００１９】各後熟槽３は、底部３１と三方側壁３２に
よって開放型後熟槽を形成し、一次発酵槽１と同様に、
底部３１に送気管ピット３３を設けて送気管３４を設置
している。

【００２０】なお、前記各槽１〜３における送気管ピッ
ト１３〜３３と送気管１６，２４，３４は、各槽の広さ
に応じた本数にすると良い。

【００２１】各一次発酵槽１の排気口１８は、吸気管４
１と流量調整ダンパー４２を介して吸引ヘッダー４３に
共通に接続し、吸引ヘッダー４３は、吸気管４４と除湿
器４５を介して吸送気ブロワー４６の吸い込み口に接続
する。除湿器４５には、排水口と除塵口を設けるが、図
示説明は省略する。吸送気ブロワー４６の吐出口は、送
気配管４７を介して送気ヘッダー４８に接続し、この送
気ヘッダー４８は、流量調整バタフライ弁４９〜５１を
介して各送気管１６，２４，３４に接続する。流量調整
ダンパー４２，吸送気ブロワー４６および流量調整バタ
フライ弁４９〜５１は、中央監視盤５２および現場制御
盤５３によって制御することができる。これらは、吸送
気設備を構成する。

【００２２】前記結露水捕水ピット１９は、防臭カバー
４の裾を浸して機密構造を実現するために結露水を湛水
するように形成する。そして、排水管６１を介して排水
ヘッダー６２に接続して余剰の結露水を排水路（下水設
備）（図示省略）に排水するように接続する。これら
は、結露水排水手段を構成する。

【００２３】このような吸引式発酵処理装置において、
各一次発酵槽１内に堆積した発酵素材７１が発酵するこ
とにより発生する高温の発酵ガスは、一次発酵槽１内を
上昇する。

【００２４】吸送気ブロワー４６を運転することによ
り、各一次発酵槽１内の発酵ガスは、開閉防臭シート１
４の隙間や新鮮空気取入口１７から侵入する新鮮な外気
と混合して混合発酵ガスとなって排気口１８から吸い出
されるために該一次発酵槽１内は僅かに負圧状態とな
る。

【００２５】排気口１８から吸い出された混合発酵ガス
は、吸気管４１から流量調整ダンパー４２を経て吸込ヘ
ッダー４３に集まり、吸気管４４を経て除湿器４５に至
る。この除湿器４５において混合発酵ガスに含まれてい
る水分および塵埃が除去された調整済み混合発酵ガス
は、吸送気ブロワー４６に吸い込まれる。そして、吸送
気ブロワー４６から吐出された調整済み混合発酵ガス
は、送気配管４７を経て送気ヘッダー４８に送り出さ
れ、各流量調整バタフライ弁４９〜５１を介して各送気
管１６，２４，３４に送り込まれて各槽１〜３内に供給
され、好気発酵に利用される。

【００２６】各二次発酵槽２には一次発酵が終了した一
次発酵生成物７２を一次発酵槽１から取り出して切り返
して積み込んでおき、調整済み混合発酵ガスを送り込ん
で再度発酵させて発酵生成物を均一化する。

【００２７】各後熟槽３には二次発酵生成物７３を二次
発酵槽２から取り出して切り返して積み込んでおき、調
整済み混合発酵ガスを送り込んで熟成させて製品とす
る。

【００２８】一次発酵槽１内に堆積した発酵素材の発酵
温度は、発酵開始後１〜２日でピークに達し、有機物の
発酵分解作用も盛んになる。そして、発生するアンモニ
アガス濃度や蒸発水分が多いのは、図４および図５に示
すように、２日目から３日目にかけてである。４日目以
降に比べてその濃度や量は２〜３倍である。従って、２
日目，３日目の混合発酵ガスの吸気量を４日目以降の吸
気量の２〜３倍に設定すれば、発酵ガスが一次発酵槽１
外へ漏出するのを軽減して悪臭や結露水の発生を抑制す
ることができる。

【００２９】そこで、このような吸気調整を合理的に実
現する吸送気設備について、図６を参照して説明する。
図６は、吸送気量を示す吸引式発酵処理装置の模式図で
ある。ここでは、２つの堆積式一次発酵槽１ａ，１ｂと
２つの二次発酵槽２ａ，２ｂと２つの後熟槽３ａ，３ｂ
を備えた発酵処理装置を例示する。

【００３０】一次発酵槽１ａ，１ｂと二次発酵槽２ａ，
２ｂと後熟槽３ａ，３ｂの各槽への送気量は、Ｑｌ／分
の一定値にする。そして、発酵作用が安定した一次発酵
槽１ｂからの吸気量を送気量の１．５倍の１．５Ｑｌ／
分とし、発酵作用が盛んな一次発酵槽１ａからの吸気量
を発酵作用が安定した一次発酵槽１ｂからの吸気量の３
倍の４．５Ｑｌ／分とする。従って、一次発酵槽１ａ，
１ｂからの吸気量は、合わせて６．０Ｑｌ／分となる。
発酵作用が盛んな一次発酵槽１ａは、前面の新鮮空気取
り入れ口１７ａから多量の外気（新鮮空気）が流入する
ことから、吸気による過大な負圧が発生することはな
い。

【００３１】一次発酵槽１ａ，１ｂから吸気した６Ｑｌ
／分の混合発酵ガスは、除湿器４５，吸送気ブロワー４
６を経由して、一次発酵槽１ａ，１ｂには２Ｑｌ／分の
処理済み混合発酵ガスをリサイクルし、二次発酵槽２
ａ，２ｂおよび後熟槽３ａ，３ｂにもそれぞれ２Ｑｌ／
分の処理済み混合発酵ガスを送気して利用するために、
生の発酵ガスが一次発酵槽１ａ，１ｂ外へ漏出すること
がない。

【００３２】このような吸送気流量の調整は、流量調整
ダンパー４２ａ〜４２ｄと流量調整バタフライ弁４９ａ
〜５１ｂによって行う。

【００３３】このように、発酵素材７１の発酵分解作用
が盛んな一次発酵槽１ａからの吸気量を増やし、発酵分
解作用が安定した一次発酵槽１ｂからの吸気量を少なく
することにより、発酵過程で発生量が変動するアンモニ
アや蒸発水分を含んだ発酵ガスの槽外への漏出を抑え、
発酵作用に伴う悪臭の発生を軽減することができる。ま
た、結露水排水手段を備えているために、蒸発水分を槽
外へ持ち出すことが可能となり、結露水による発酵生成
物の品質低下を防いで良質の発酵生成物とすることがで
きる。

【００３４】また、発酵初期および最盛期における温度
上昇を確実にするために、一次発酵槽１ａ，１ｂへの送
気量を少なくし、発酵後期にあたる二次発酵槽２ａ，２
ｂに対しては、発酵生成物の水分を低下させるために送
気量を増やすこともある。例えば、二次発酵槽２への送
気量を１．５Ｑｌ／分とし、後熟槽３への送気量を０．
５Ｑｌ／分とすることもできる。

【００３５】ここで、密閉型堆積式一次発酵槽１，開放
型堆積式二次発酵槽２，開放型堆積式後熟槽３を多連に
設置した発酵処理装置における吸送気設備の実施の形態
を図７および図８を参照して説明する。図７は、各槽の
基本的な構造は、前述した実施の形態における各槽の構
造と共通しているので、詳細な図示説明は省略する。

【００３６】この発酵処理装置は、６つの一次発酵槽１
ａ〜１ｆと、６つの二次発酵槽２ａ〜２ｆと、６つの後
熟槽３ａ〜３ｆを備える。

【００３７】各一次発酵槽１ａ〜１ｆは、各３つの排気
口１８から各３つの流量調整ダンパー４２ａ〜４２ｓを
介して吸引ヘッダー４３に接続し、更に、吸気管４４と
除湿器４５を介して吸送気ブロワー４６の吸い込み口に
接続する。また、各一次発酵槽１ａ〜１ｆは、各２本の
送気管１６を備え、各送気管１６は、流量調整バタフラ
イ弁４９ａ〜４９ｍを介して送気ヘッダー４８ａに接続
し、更に、送気配管４７を介して吸送気ブロワー４６の
吐出口に接続する。

【００３８】また、各二次発酵槽２ａ〜２ｆは、各２本
の送気管２４を備え、各送気管２４は、流量調整バタフ
ライ弁５０ａ〜５０ｍを介して送気ヘッダー４８ｂに接
続し、更に、送気配管４７を介して吸送気ブロワー４６
の吐出口に接続する。

【００３９】そして、各後熟槽３ａ〜３ｆは、各２本の
送気管３４を備え、各送気管３４は、流量調整バタフラ
イ弁５１ａ〜５１ｍを介して送気ヘッダー４８ｃに接続
し、更に、送気配管４７を介して吸送気ブロワー４６の
吐出口に接続するこのような発酵処理装置における作業
順序は、発酵素材と水分調整材である二次発酵生成物を
良く混合し、水分を５０〜６０％程度にして一次発酵槽
１ａ〜１ｆに積み込む。一次発酵槽１ａ〜１ｆでは、７
日間、発酵ガスを新鮮空気と共に吸送気ブロワー４６で
吸気して除湿器４５で除湿して処理済み混合発酵ガスと
した後に、その一部を一次発酵槽１ａ〜１ｆにリサイク
ル送気し、残りを二次発酵槽２ａ〜２ｆや後熟槽３ａ〜
３ｆに送気する。

【００４０】一次発酵槽１ａ〜１ｆにおける一次発酵が
終了すれば一次発酵生成物を取り出し、二次発酵槽２ａ
〜２ｆに切り返して積み込み、再度、７日間発酵させて
発酵生成物の均一化を図る。この二次発酵生成物は、一
部を水分調整材兼種堆肥として戻し材に使用し、残りは
後熟槽３ａ〜３ｆにおいて３０〜６０日間熟成させて製
品とする。

【００４１】各一次発酵槽１ａ〜１ｆと各二次発酵槽２
ａ〜２ｆへの送気量は、発酵ガスの発生量に関係なく一
般的にＱｌ／分とし、各後熟槽３ａ〜３ｆにはその半分
の０．５Ｑｌ／分とするが、各発酵槽の発酵状況を観察
しながら若干調整をすることもある。

【００４２】一次発酵槽１ａ〜１ｆには槽毎に複数（こ
の例では３つ）の排気口１８ａ〜１８ｓがあり、発酵ガ
スの発生量に応じて各槽からの吸気量を調整する構造に
なっている。図４，図５からも分かるように、一次発酵
槽１ａ〜１ｆでは堆積後２〜３日目が発酵分解作用が最
も盛んでアンモニアガスや蒸発水分が多い。そこで、発
酵分解作用が盛んな２日目，３日目の一次発酵槽１ｂ，
１ｃからの吸気量を、発酵分解作用が未熟な１日目およ
び発酵作用が安定している４日目以降の一次発酵槽１
ａ，１ｄ〜１ｆからの吸気量（１．５Ｑｌ／分）の３倍
（４．５Ｑｌ／分）となるように流量調整バタフライバ
ルブ４２ａ〜４２ｓを調整制御するようにしている。

【００４３】なお、一次発酵槽１ａ〜１ｆ，二次発酵槽
２ａ〜２ｆへの送気量Ｑは、発酵素材１ｍ3当たり５０
〜２００ｌ／分程度となるようにしている。

【００４４】図８は、各一次発酵槽１ａ〜１ｆにおいて
７日間の周期で一次発酵を行うように発酵素材の積み込
みと一次発酵生成物の取り出しを行う作業手順と流量調
整ダンパー４２ａ〜４２ｓの開閉制御プログラムを示し
ている。発酵素材の積み込みと一次発酵生成物の取り出
しを行う作業は、月〜土曜日に行うようにしている。各
一次発酵槽１ａ〜１ｆは、発酵素材の積み込みと一次発
酵生成物の取り出し作業をずらして吸気量の多い槽と少
ない槽を混在させることにより、吸送気設備の吸送気量
を合理的に分配して吸送気能力を有効に活用するように
している。

【００４５】このようにすることにより、吸気量と送気
量のバランスをとることができ、大きな吸送気ブロワー
４６を必要とせず、設置費用およびランニングコストの
低減を図ることができ、しかも、発酵ガスの槽外への漏
出を抑えて悪臭の発生を軽減することができる。

【００４６】この実施の形態において、流量調整ダンパ
ー４２ａ〜４２ｓおよび流量調整バタフライ弁４９ａ〜
５１ｍは、中央監視盤５２および現場制御盤５３によっ
て自動制御するようにしたが、手動操作によって調整す
るようにすることもできる。また、発酵ガスの発生量を
センサーで検出し、発生量に応じた吸送気量とするよう
に自動制御する構成とすることもできる。

【００４７】この間、各一次発酵槽１ａ〜１ｆ内の蒸発
水分は、防臭カバー１３の内面に結露すると該内面を伝
って両側壁１２の上端にある結露水捕水ピット１９内に
流下する。また、防臭カバー１３の外面に発生した結露
水も該外面を流下して結露水捕水ピット１９に集めら
れ、一次発酵槽１〜１ｆ内の一次発酵生成物を濡らすの
を防止する。そして、結露水捕水ピット１９に集められ
た結露水は該結露水捕水ピッ１９内に滞水して防臭カバ
ート１３の下縁を浸すことにより機密構造の実現を支援
する。

【００４８】一次発酵槽１ａ〜１ｆ内の結露水を少なく
するためには、防臭カバー（防臭シートでも可）を断熱
材等で覆うと良い。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、一次発酵槽において発酵作用
が盛んなときに発生するアンモニアガスや蒸発水分を多
量に含んだ高温・高湿度の発酵ガスを合理的に吸気し、
除湿した後に該一次発酵槽および二次発酵槽や後熟槽へ
リサイクル送気するようにしているので、比較的小規模
の吸送気設備によって悪臭の発生を軽減することができ
る。

【００５０】また、蒸発水分が結露して生じる結露水を
処理する結露水排水手段を設けているので、発酵過程で
生じる蒸発水分を槽外へ持ち出すことが可能となり、効
率良い発酵処理によって低水分で取り扱い易い高品質の
発酵生成物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸引式発酵処理装置の斜視図である。

【図２】図１に示した吸引式発酵処理装置の発酵処理状
態における吸送気経路を示す側面図である。

【図３】図１に示した吸引式発酵処理装置の発酵処理状
態における吸送気経路を示す正面図である。

【図４】一次発酵槽の発酵過程で発生するアンモニアガ
スの濃度特性図である。

【図５】一次発酵槽の発酵過程で発生する蒸発水分の累
計特性図である。

【図６】本発明の吸引式発酵処理装置における吸送気量
を示す模式図である。

【図７】本発明の吸引式発酵処理装置における吸送気量
を示す模式図である。

【図８】図８は、吸引式発酵処理装置における吸送気量
調整用のダンパー制御テーブルである。

【符号の説明】

１…半密閉型堆積式一次発酵槽、２…開放型堆積式二次
発酵槽、３…開放型堆積式後熟槽、１２，２２，３２…
三方側壁、１３…防臭カバー、１５，２３，３３…送気
管ピット、１６，２４，３４…送気管、１７…新鮮空気
取入口、１８…排気口、１９…結露水捕水ピット、４２
…流量調整ダンパー、４３…吸引ヘッダー、４５…除湿
器、４６…吸送気ブロワー、４７…送気配管、４８…送
気ヘッダー、４９〜５１…流量調整バタフライ弁、５２
…中央監視盤、５３…現場制御盤、６１…排水管、６２
…排水ヘッダー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼橋一人東京都千代田区神田駿河台三丁目１番地２日立化成テクノプラント株式会社内 (72)発明者田中淑郎東京都千代田区神田駿河台三丁目１番地２日立化成テクノプラント株式会社内 (72)発明者山本正史東京都千代田区神田駿河台三丁目１番地２日立化成テクノプラント株式会社内 (72)発明者佐々木淳東京都千代田区神田駿河台三丁目１番地２日立化成テクノプラント株式会社内 (72)発明者谷口範敏鳥取県倉吉市瀬崎町2736番地石田工業株式会社内Ｆターム(参考） 4B029 AA03 BB01 CC02 EA11 EA20 4D004 AA01 AC05 BA04 CA19 CA48 CB03 CB04 CB05 CB44 DA02 DA07 4H061 AA03 CC47 EE66 GG06 GG49 GG67 GG69 GG70

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉または半密閉型の第１の好気性発酵槽
と、開放型の第２の好気性発酵槽を備えた発酵処理装置
において、前記第１の好気性発酵槽内を弱負圧に保つように該第１
の好気性発酵槽内のガスを吸引して前記第２の好気性発
酵槽に送気する吸送気設備を設けたことを特徴とする発
酵処理装置。
【請求項２】請求項１において、前記吸送気設備は、前
記第１の好気性発酵槽内の発酵ガスを該槽内に侵入した
新鮮空気と共に吸引して除湿した後にその一部を該第１
の好気性発酵槽にリサイクル送気し、残りを第２の好気
性発酵槽に送気することを特徴とする発酵処理装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記第１の好
気性発酵槽は、複数の堆積式一次発酵槽を備え、前記吸
送気設備は、前記各一次発酵槽からの吸気流量を独立に
可変制御可能に構成したことを特徴とする発酵処理装
置。
【請求項４】請求項３において、前記第２の好気性発酵
槽は、複数の堆積式二次発酵槽と後熟槽を備えたことを
特徴とする発酵処理装置。
【請求項５】請求項１〜４の１項において、前記第１の
好気性発酵槽は、側壁と該側壁の上に設置した防臭カバ
ーを備え、防臭カバーの裾を前記側壁の上端に設けた結
露水捕水ピット内に垂らすようにしたことを特徴とする
発酵処理装置。