JP2002355694A - 畜産糞尿処理装置及び方法 - Google Patents

畜産糞尿処理装置及び方法

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Terukazu Ikeda
輝和 池田
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秀 久米
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    • Y02W10/20—Sludge processing

Abstract

(57)【要約】 【課題】畜産糞尿分解菌の処理効率を向上させて、畜産
糞尿処理時の悪臭を抑え、分解時間を短 縮して省ス
ペース、省エネルギー、低コストを実現すると共に、品
質が一定の良質な堆肥を 造り及び／または減容化す
るシステム。 【解決手段】家畜糞尿の前処理時に、糞尿と各種発酵副
資材との混合能力を有し、更に家畜糞尿分 解菌の増殖
・発酵条件（温度、水分、栄養バランス、酸素供給等）
を整える機能を持つ 処理機を用いる。この処理機には
前処理時に発生する水蒸気を除去する冷却器及び脱臭
機を備えている。糞尿処理の微生物として好熱性放線菌
等を用い、前処理時に糞尿と微 生物の混合物を温度70
℃〜90℃に保持して発酵条件を整えて菌の増殖・発酵を
促進 し、更に次の工程の発酵槽での一次、二次発酵
時の臭気を菌の消臭力で除去しながら短 期間に畜産糞
尿を品質良好な堆肥にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は例えば家畜糞尿な
ど有機性廃棄物を短期間に、省スペース、省エネルギ
ー、低コストで且つ臭気の発生がなく、生成された物が
「雑菌のない良質な完熟堆肥」等に再資源化または／及
び減容化する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の家畜糞尿の処理方法としては堆肥
舎の中で堆積し、天然の菌を使って発酵させるもので、
発酵期間が長く、品質にばらつきがあった。又、発酵期
間中は重労働を伴う切り返し作業が必要であった。発酵
期間が長いことは堆肥舎の面積が広いことも大きな負担
となった。発酵条件を一定にすることが困難であること
から堆肥の品質がばらつき、ユーザー（耕種農家他）に
とって使いづらいものであった。最近は、大規模経営農
家では機械化も進み、切り返し作業などの重労働は減少
し、技術の進歩がめざましい。従来、中・小型の有機廃
棄物処理機でも畜産糞尿も処理できる事になっている
が、生ゴミ処理を主目的にしたもので、畜産糞尿のよう
に85〜95%の水分を含みスラリー状のものを毎日大量に
処理するには多くの問題があった。例えば、特許公報25
16016号、特開平9-94551、特開平11-165156等が既知の
ものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】中小の経営規模畜産農
家でも、低コストで、手軽に使える「装置、方法のシス
テム」が必要である。更に、家畜衛生上からは多くの敷
料が必要となっているが、安全な敷料となる稲わら、モミ
カ゛ラ、オカ゛クス゛などの入手が困難になっていることから戻
し堆肥の利用も必要である。又、最近の環境基本法の改
正に伴い、「家畜排泄物の管理の適正化及び利用の促進
に関する法律」が制定され畜産農家にとっては家畜廃棄
物の再資源化あるいは減容化等上記の課題を解決するこ
とが急務である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、処理機、
発酵菌、処理マニュアルについて鋭意検討し、本発明を
完成するに至った。家畜糞尿の処理にあたり、発酵時間
の短縮、省スペース、省エネルギー、低コストで品質が
一定で良質な堆肥生産を目的に、機械での前処理で菌の
増殖・発酵条件を整え、大部分の１次発酵以降の工程を
畜産農家の既存の堆肥舎を活用することで低コストで、
良質の堆肥を得るものである。畜産糞尿の前処理専用の
機械を用いて発酵条件を整え、発酵初期の臭気も抑え
る。一方、堆肥化機械の占有時間を短縮するため既存の
堆肥舎を利用して１次発酵以降の処理をして堆肥を生産
し、あるいは廃棄物の減容化・消滅を計り、且つ消臭能
力の高いBC細菌群を用いて堆肥舎での臭気発生を防止す
るものである。この発明の目的は上記の問題点を解決
し、微生物処理効果が高く、堆肥化あるいは減容化を短
時間で行える上、大きな機械装置、大きな発酵スペース
が不要である「畜産糞尿の処理方法及びこれを実施する
に必要なコンパクトな処理装置、最適な処理マニュア
ル」を提供するものである。即ち下記の必要条件を満た
す処理機械、発酵菌、処理マニュアルを提供するもので
ある。 ＜装置の必要条件＞ 処理物の温度を70〜90℃に加温し、雑菌、雑草の種子
などを死滅させ、発酵菌の生育環境を整えられること。 機構が簡単で、混合能力が高く、且つ価格が安いこ
と。 脱臭効果が高いこと。 ランニングコストが安いこと。 操作が簡単で安全であること。 ＜発酵菌の必要条件＞ 発酵菌は雑菌の死滅に必要な高温（70℃以上）に耐え
ること。 発酵菌は難分解性の繊維物質、硬蛋白などを分解でき
ること。 発酵菌は植物病原菌の静菌作用を有すること。 発酵期間（一次発酵、二次発酵、熟成）が短いこと。 発酵時の悪臭を防止すること。 ＜マニュアルの必要条件＞ 方法が簡単で、誰でも再現よく操作できること。 生産する堆肥の品質がよいこと。
【０００５】
【具体的な実施例】
【０００６】家畜糞尿処理システムには糞尿処理装置、
発酵槽を設置する。
【０００７】糞尿処理装置には混合装置、加温装置、蒸
気回収用の冷却器及び脱臭装置を備える。
【０００８】発酵槽には通気用に送風装置を備え、送風
装置は堆積した糞尿の１立方メートル当たり毎分20〜10
0Lの空気を送れるものである。
【０００９】
【糞尿処理装置の説明】本発明の実施例を図面をもとに
説明する。図１（平面図）を基準として前後とは図の下
側を前、反対側を後という。左右とは図の左右の側を左
右というものとする。
【００１０】糞尿処理装置は左右に長い水平の方形状支
持台とこれと前後に並んで搭載されている糞尿処理槽
(1)、脱臭塔(2)、給湯器(3)、凝縮水貯留槽(4)及びこれ
らを取り囲んでいる外装板(5)と備えている。
【００１１】糞尿処理槽には蓋が着いており、後ろ側で
蝶番(6)で処理槽と連結し、前部を電動ウィンチ(7)で開いて
糞尿の投入のために開口できるようになっている。この
蓋が開いているときは、安全装置(8)が働いて処理槽の
混合機は回転しない。
【００１２】蓋の左中央部に給気口(9)、冷却装置(10)
があり、冷却装置には冷却水の給水口 (11)・排出口(1
2)、凝縮水の受け樋(13)、凝縮水の排出口(14)、及びガ
ス出口(15)を備えている。
【００１３】糞尿処理槽の撹拌部の説明 撹拌部にはパドルを装着したシャフト(16)がある。シャ
フトにはそれぞれ２枚づつ羽根が着いており、その外側
（シャフト側）の羽根(17)は外向きに内容物を送るよう
に角度を付け,内側の羽根(18)は逆向きに角度を付けて
いる。又、外側の羽根と処理槽内面の角度は鋭角になる
ようにして、シャフトの回転トルクが小さくなるように
している。
【００１４】糞尿処理槽 処理槽は舟型撹拌槽(19)と上部に切り妻型の冷却器を兼
ねた蓋を有し、内部には攪拌機を備えている。蓋は電動
ウインチで開けて原料投入口になる。底部の中央に排出口(2
0)が設けられている。排出口には電動シリンダー付きの
蓋(21)が設けてある。処理槽は温水循環用のジャケット
(22)を備えており、循環温水の温度を調節することによ
って槽内温度を調節する。この装置によって短時間での
加温が可能となり且つ部分過熱を防ぎ、糞尿処理菌の生
育温度以内での温度調節ができる。発酵熱で内容物の温
度が上がると外部からの加温は自動的に止まり、運転経
費の節減に寄与する。
【００１５】脱臭塔 処理原料となる家畜糞尿は嫌気性発酵による低級脂肪
酸、アンモニア、各種のアミン、硫黄化合物などの悪臭
物質を含むことがある。畜産糞尿処理機による前処理工
程でこれらの揮発性悪臭物質は水分と共に蒸発させると
きに脱臭塔で処理することによって外部への拡散を防止
することができる。
【００１６】脱臭塔は気液向流吸収塔であり、下側から
上側に向かって微生物反応槽（バイオセラミック付き貯
留槽）(23)、充填材層(24)、水噴射ノズル(25)、エリミ
ネーター(26)を備えている。微生物反応層にはガス入り
口(27)があり、送気ファン付きダクト(28)で処理槽冷却器
のガス出口(15)に接続されている。微生物反応槽(23)底
部と水噴射ノズル(25)は循環ポンプ付きハ゜イフ゜(29)で接
続されている。微生物反応槽底部にはオーバーフロー装
置・自動給水装置(30)が備えてある。脱臭機の原臭ガス
の流れは次のようになっている。即ち、糞尿処理槽（蓋
部分）の吸気口(9)から供給された空気は混合機部分、
冷却器部分、ファン、脱臭塔を経由して外部に放出され
る。この空気の流れは、混合機部分で撹拌中の内容物
（菌）に酸素を供給し、発生した蒸気を冷却器に搬送し
て、残った空気中の臭気を脱臭機に運ぶ役目をする。
【００１７】冷却器 冷却器は糞尿処理槽の蓋を兼ねている。冷却器には冷却
水の出入り口(11)、及びガス出口(12)を設ける。冷却器
で、加温・混合・発酵で発生した水蒸気を凝縮させ、流
下する凝縮水を受け樋(13)で集めて貯留槽(4)に排出す
る。
【００１８】凝縮水貯留槽 凝縮水貯留槽(4)には家畜糞尿処理微生物を着生させたハ
゛イオキャリアーを充填し、凝縮水中の臭気成分を分解させる。
【００１９】＜家畜糞尿処理微生物（BC微生物群）＞こ
の発明による畜産糞尿の処理方法は畜産糞尿処理微生物
として好熱性放線菌を使い、温度70℃〜90℃に維持した
前処理機で糞尿と畜産糞尿処理菌を混合・接触させるも
のである。
【００２０】好熱性放線菌の具体例としては、例えば特
開平8-141058及び特許2539735公報に開示されている主
として下記の微生物の培養物を有効成分とする消臭発酵
菌等（以下、BC(Bio-Cycle)微生物群と略称する）が好
適である。 好熱性放線菌サーモアクチノミセス属SK053sp.nov（Thermoactin
omyces SK053 sp.nov.,工業技術院生命工学工業技術研
究所 受託番号 FERM P-13598） 好熱性繊維素分解菌クロストリシ゛ューム・サーモセルムSK522(Clostr
idium thermocellum.SK522,微工研条寄第３４５９号) 光合成菌サーマス・アクアティクスSK５４２（Thermus aquaticus
biovar.SK542 微工研条寄第3382号RERM ＢＰ−３３
８２）等が好適である。
【００２１】この発明による畜産糞尿処理方法では糞尿
と上記のBC微生物群及び／または水分調整剤などの混合
物を発酵適温（70℃〜90℃）に維持すると速やかに増殖
・発酵を開始し、効率の良い畜産糞尿処理法が提供でき
る。
【００２２】＜操作マニュアル＞下記の条件を満足する
マニュアルに従って操作すれば、誰でも簡単に畜産糞尿
を臭気の発生を抑えながら良質の堆肥などに変換でき
る。 （操作条件）畜産糞尿は糞尿処理機上部の開口部から投
入されて処理槽内に落下する。処理槽内にはBC細菌群、
及び／または水分調節剤その他の発酵助剤が投入されて
いる。これらの細菌群によって、処理槽内で畜産糞尿が
分解される。投入された糞尿は発酵助剤で水分、栄養分
（炭素窒素比率、ミネラル分など）を調節されると共に攪拌
機のパドルで混合され、処理槽壁面に設置されたジャケ
ットの温水で70℃〜90℃に加温して、最適な発酵条件に
整える。上記の条件で菌の増殖・発酵を促進しながら、
余剰の水分と悪臭成分を蒸散除去する。蒸散水分は凝縮
水貯留槽に集めて、水中の臭気成分はBC細菌群で分解す
る。原臭ガスはダクトを通じて脱臭塔に導き、BC細菌群
で分解処理して臭気の外部への拡散を防止する。脱臭塔
に入った原臭ガスは微生物反応槽を経て充填材層に至
る。原臭ガスは充填材層を上向きに流れ、微生物分解槽
からポンプを通じて充填材層の上のノズルから噴射され
た（BC微生物群を含んだ）水は充填材層を下向きに流れ
る。原臭ガスは充填材層中で水洗されて臭気成分を除か
れ、臭気成分は水の中に吸収されて微生物反応槽に流下
する。充填材中で洗浄された空気はエリミネーターで水滴を除
いて大気へ放出する。微生物反応槽内の臭気成分はバイ
オセラミックに着生したBC微生物群によって分解され
る。微生物分解槽内の水はオーバーフロー・自動給水装
置によって一定に保たれる。
【００２３】堆肥の生成 （一次発酵）糞尿処理槽で発酵条件を調整した糞尿は処
理槽下部の排出口から取り出して堆肥舎に堆積する。堆
肥舎には予め通気装置を設置しておき、通気流量は堆積
物の容積に応じて調節して、概ね堆肥原料１立方メート
ルあたり毎分４０Ｌに調整する。堆肥舎に移した混合物
は発酵を継続し、温度は70〜90℃を数日間維持する。 （二次発酵）一次発酵が終わったら、二次発酵用の堆積
場に移す。はじめ60℃程度の発酵温度になるが、10日程
度発酵させると温度は20〜30℃程 度に下がり発酵はほ
ぼ終了する。以後、必要に応じて熟成させる。
【００２４】
【発明の効果】この発明によれば、微生物処置効果が高
く、臭気を防止しながら短期間に発酵し、省スペース、
省エネルギー、低コストで良質な堆肥が得られる。これ
からの農業における循環社会構築に大きく寄与できるも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 平面図
【図２】 正面図
【図３】 側面図
【符号の説明】
1混合槽（図１） 2脱臭塔（図１） 3給湯器（図１） 4凝縮水貯留槽（図１） 5外装版（図１） 6蝶番（図３） 7電動ウィンチ（図３） 8安全装置（マイクロスイッチ）（図３） 9給気口（図２） 10冷却装置（図３） 11冷却水給水口（図２） 12冷却水出口（図２） 13凝縮水受け樋（図３） 14凝縮水の排出口（図２） 15ガス出口（図２） 16撹拌シャフト（図２） 17外側羽根（図２） 18内側羽根（図２） 19舟型撹拌槽（（図３） 20排出口（図３） 21電動シリンダー（図３） 22温水ジャケット（図３） 23微生物反応槽（図２） 24充填材層（図２） 25噴射ノズル（図２） 26エリミネーター（図２） 27ガス入り口（図２） 28送気ファン付きダクト（図２） 29循環ホ゜ンフ゜付きパイプ（図２） 30オーバーフロー付き自動給水器（図２）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 11/12 Ｃ１２Ｎ 1/00 Ｓ ４Ｇ０７８ Ｃ０５Ｆ 3/06 1/20 Ｄ ４Ｈ０６１ Ｃ１２Ｍ 1/00 Ｆ Ｃ１２Ｎ 1/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＡ 1/20 Ｂ０１Ｄ 53/34 １１６Ｃ (72)発明者 久米 秀 福岡県福岡市東区御島崎１−14−502 Ｆターム(参考） 4B029 AA02 BB02 BB03 CC01 DB02 4B065 AA01X AA23X AC02 BB23 BC03 CA55 4D002 AA01 AA13 AA14 AA40 AB02 AC10 BA02 BA17 CA01 CA07 DA59 EA01 4D004 AA02 AB01 BA04 CA15 CA18 CA19 CA22 CA32 CA48 CB04 CB28 CB31 CC07 DA03 DA06 4D059 AA01 BA22 BA32 BA41 BA44 BA48 BA56 BD11 BG01 BJ03 BK01 CA08 CA16 CA22 CB11 CC01 EB06 4G078 AA07 AA15 AB20 BA01 DA01 DB10 4H061 AA02 AA03 CC36 EE02 EE66 GG14 GG18 GG41 GG43 GG49 GG67 GG68 GG69 HH42 LL02 LL10

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】家畜糞尿の前処理時に、循環温水による加
    温で糞尿処理菌の増殖・発酵適温にし、更に処理菌によ
    る発酵熱で水分を蒸発させて、後工程の一次、二次発酵
    の適正水分に調節する糞尿処理機を用いることを特長と
    する方法。
  2. 【請求項２】循環温水の温度を70℃〜90℃の菌の生育温
    度範囲内にすることにより、部分過熱による糞尿処理菌
    の死滅を防ぎ、増殖を促進すると共に、雑菌を殺菌する
    ことを特長とする方法。
  3. 【請求項３】糞尿処理機内の混合物の混合効率、昇温速
    度を上げるために好適なパドルで撹拌することを特長と
    する装置。
  4. 【請求項４】糞尿処理機の撹拌パドルの撹拌羽根と機壁
    の角度を鋭角にして撹拌に要するトルクを小さくするこ
    とを特長とする装置。
  5. 【請求項５】撹拌パドルに２枚の羽根を付け、外側の羽
    根は内容物が中央に集まるように角度を付け、内側の羽
    根は内容物が外側に戻るように角度を付けて混合効率を
    よくすることを特長とする装置。
  6. 【請求項６】内容物の排出時には内容物の減少に従っ
    て、内側の羽による外側への戻りはなくなり、外側の羽
    根によって中央部の排出口部に内容物を集めて、完全に
    排出できることを特長とする装置。
  7. 【請求項７】脱臭機は気液向流方式の充填塔を用い、充
    填材、エリミネーター、循環ポンプ、バイオセラミック
    ス付き脱臭液貯留槽を備えることを特長とする装置。
  8. 【請求項８】脱臭液として糞尿処理微生物培養液を用い
    ることを特長とする装置。
  9. 【請求項９】糞尿処理機の蓋を蒸気捕集の冷却装置と兼
    用することで、装置のコンパクト化を計ることを特長と
    する装置。
  10. 【請求項１０】原臭ガスは冷却器を経て脱臭塔に送るこ
    とを特長とする装置。
  11. 【請求項１１】装置内で畜産糞尿に水分調整剤、発酵菌
    等を添加した後70℃〜90℃に昇温して雑菌を殺菌すると
    共にその条件を維持して発酵菌の増殖・発酵条件を整え
    る前処理方法。
  12. 【請求項１２】前処理段階で、糞尿中の余剰水分及び揮
    発性悪臭物質を蒸散させて取り除き、悪臭物質は脱臭機
    で除去する方法。
  13. 【請求項１３】前処理が終わったものは発酵槽に移して
    発酵を継続し、好気性高温発酵を行わせて悪臭物質の発
    生を発酵菌によって抑えることを特長とする方法。
  14. 【請求項１４】家畜糞尿に糞尿処理微生物として好熱性
    放線菌を添加して、70℃〜90℃に昇温して有害な雑菌を
    殺菌すると共に好熱性放線菌を増殖させた後、前記混合
    物を発酵槽に移して糞尿を短期間で分解して、堆肥化ま
    たは減容化する装置と方法。
  15. 【請求項１５】好熱性放線菌として糞尿の分解と臭気成
    分の分解能を併せ持つ例えば、特開平8-141058 及び 特
    許2539735公報に開示されている微生物群等を用いるこ
    とが好適である。
  16. 【請求項１６】糞尿と処理微生物を糞尿処理機内で接触
    させて分解させ、処理機から発生した原臭ガスを脱臭機
    に導き、糞尿処理微生物と接触させることによって原臭
    ガスを脱臭する糞尿処理方法。
  17. 【請求項１７】１次発酵槽の糞尿堆積物の容積に対する
    通気量を一立方メートルあたり、毎分20〜100リットルと
    し、70℃〜90℃で好気性高温発酵を行わせ、１次発酵を
    短期間で完了する方法。
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