JP3735632B2 - 堆肥の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、堆肥、堆肥の製造方法及び装置に関する。更に詳しくは、家畜の糞尿や人糞尿等、含水率の高い有機廃棄物から得られた堆肥、及び含水率の高い有機廃棄物を処理して堆肥をつくるにあたり、処理量の多い実施化レベルにおいても、確実に発酵させて堆肥をつくることができる堆肥の製造方法及び装置に関する。

ケイ素(Si)は多くの植物の細胞壁に集積しており、植物にとって重要な元素の一つであることはよく知られているところである。
本発明者が住む日本国沖縄県では、サトウキビの収穫量が年々少なくなっている。これは、土壌が化学肥料や除草剤等で汚染されていることはもとより、大量のケイ素がその他の微量元素と共に土壌から流出したり作物によって持ち出されるために土壌中に不足しており、全体的に地力が低下していることが原因であると思われる。

事実、サトウキビの絞り滓を燃料として使用するボイラ等の施設では、燃焼炉内に白いケイ酸が大量に付着し、除去作業が必要になるほどである。このことからも、作物による土壌中のケイ素の持ち出しが無視できない量であることは容易に想像できる。このような地力の低下した土壌で作物を栽培しても、茎が太くならず、葉も大きくならないので、当然に十分な収穫も得られない。

しかし、ケイ素が土壌中に不足しているからといって、無機物であるケイ素を、例えばケイ藻土を粉体とした状態で単純に土壌中に混ぜたのでは、作物は十分に吸収することができない。ケイ素を作物に吸収させるには、イオン化したケイ素を土壌中に存在させる必要がある。

本発明者は、これを実現するために長年研究を重ねた。そして、ケイ素と有機物を混ぜ、更に濃硫酸と反応させることによってケイ素のイオン化を促進でき、これを堆肥化して施肥すると、地力の回復に効果があることが実験的にわかった。

ところで、沖縄県では豚の飼育頭数が多く、豚糞尿の処理が大きな社会問題となっている。豚糞尿は有機物廃棄物であり、本発明者は、堆肥の原料として、この豚糞尿に着目した。
なお、糞尿等の有機廃棄物の処理をするために、従来から実に様々な方法が提案され実施されてきたが、ケイ素を含むウォラストナイトを使用して有機質肥料を得る方法はすでに提案されている（特許文献１参照）。

特開平１０−１５２３８５号公報

特許文献１に記載された有機質肥料の製造方法は、含水率の高い畜糞尿等の有機廃棄物を、天然ウォラストナイトと濃硫酸との反応によって、ごく短時間で固形化または粒状化し、有機廃棄物の臭気を改善し、更に反応熱によって雑菌のほとんどが死滅するので、後に有効微生物を加えて行う肥料化（堆肥化）も容易にできるというものである。

本発明者は、豚糞尿や人糞尿を使用して上記した特許文献１記載の有機質肥料の製造方法で堆肥をつくることができるかどうかを確認した。しかしながら、糞尿を大量に処理する実施化レベルでは、培地となる混合物に有効微生物を加えて四ヶ月経過しても発酵せず、堆肥をつくることができないことを知見した。

そこで、本発明者は、上記固形化または粒状化した混合物を実施化レベルにおいて発酵させるために数々の実験を試みた。そして、その実験の中で、混合物に菜種の油滓を試験的に加えたところ、有効微生物を加えた翌日には発酵が始まった。その理由は明らかではないが、菜種の油滓に含まれる油分またはその他の何らかの成分が、有効微生物の発酵活動に有効に関与または寄与しているものと思われた。

本発明者は、この結果に着目し、更に家畜の糞尿や人糞尿等、含水率の高い有機廃棄物の処理規模に対し十分な量の入手が困難と思われる菜種の油滓に代わるものについての研究を重ね、本発明を完成させたものである。

（本発明の目的）
本発明は、家畜の糞尿や人糞尿等、含水率の高い有機廃棄物から得られた堆肥、及び含水率の高い有機廃棄物を処理して堆肥をつくるにあたり、処理量の多い実施化レベルにおいても、確実に発酵させて堆肥をつくることができる堆肥の製造方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために講じた本発明の手段は次のとおりである。
第１の発明にあっては、
家畜の糞尿や人糞尿など含水率の高い有機廃棄物にウォラストナイトを混合し、次いで濃硫酸を混合し反応させて固化または粒状化した混合物を得、
上記混合物を有効微生物が繁殖できる温度まで冷却したものに発酵が良好な状態で進むように有機廃棄物を加熱油で油浸処理し含水率を低下させて減容化し油切りをした加熱油浸処理物を１５〜２５重量％混合したもの、または上記混合物に発酵が良好な状態で進むように上記加熱油浸処理物を１５〜２５重量％混合した後有効微生物が繁殖できる温度まで冷却したもの、
を培地として有効微生物を加えて発酵させることを特徴とする、
堆肥の製造方法である。

第２の発明にあっては、
亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、鉄(Fe)のうち、選ばれた１または２以上を添加することを特徴とする、
第１の発明に係る記載の堆肥の製造方法である。

第３の発明にあっては、
家畜の糞尿や人糞尿など、含水率の高い有機廃棄物を供給する有機廃棄物供給装置と、
ウォラストナイト供給装置と、
濃硫酸供給装置と、
供給された有機廃棄物とウォラストナイトを混合する有機廃棄物攪拌装置と、
有機廃棄物攪拌装置で混合した混合物と供給された濃硫酸を混合し反応させる反応装置と、
有機廃棄物を加熱油で油浸処理し含水率を低下させて減容化し油切りをしたものを供給する加熱油浸処理物供給装置と、
反応装置で得られたものと加熱油浸処理物供給装置から供給されるものの混合物に有効微生物を加えて発酵させる発酵装置と、
を備えており、
上記ウォラストナイト供給装置は、少なくとも複数設けられている有機廃棄物攪拌装置と連通し、各有機廃棄物攪拌装置へウォラストナイトを選択的に供給するとともに供給する部分から有機廃棄物攪拌装置内の臭気が外部へ漏れないようにした分給装置を有していることを特徴とする、
堆肥製造装置である。

処理の対象となる含水率の高い有機廃棄物とは、例えば下水汚泥、余剰汚泥、焼酎廃液、糞尿（豚糞尿、牛糞尿等の家畜の糞尿や人糞尿等）、サトウキビの絞り滓等である。なお、有機廃棄物は、これらに限定はされない。

使用するウォラストナイト（Wallastonite：ケイ酸カルシウム：CaSiO₃）は、天然のものでもよいし合成したものでもよい。

有機廃棄物１００重量部に対し、ウォラストナイトの混合割合は１０〜２５重量部であるのが好ましい。より好ましくは、１５〜１８重量部である。また、同じく濃硫酸の混合割合は５〜１５重量部であるのが好ましい。より好ましくは、８〜１０重量部である。

ウォラストナイトが１０重量部に満たないか濃硫酸が５重量部に満たないと固化または粒状化が十分に行われず、反応温度も低く雑菌が残ってしまう傾向がある。
また、ウォラストナイトが２５重量部を超えるか濃硫酸が１５重量部を超えても、固化または粒状化の程度や反応温度にほとんど違いはないので、ウォラストナイトや濃硫酸が過剰な分だけ無駄になる。また、ウォラストナイトが２５重量部を超えると、固くなりすぎて処理が困難になる傾向がある。

更に、上記混合物に混合する有機廃棄物を加熱油で油浸処理して含水率を低下させたものの割合は、１５〜２５重量％であるのが好ましい。割合が１５重量％に満たないと有効微生物を加えても発酵が十分に行われない傾向があり、また、２５重量％を超えても発酵の速度または効率にはほとんど違いがないので、過剰な分は無駄になる傾向がある。

混合物を発酵させる有効微生物（発酵菌）としては、好気性と嫌気性の微生物、例えば乳酸菌群（ビフィズス菌など）、酵母菌群（こうじ菌など）、光合成細菌群（クロレラ菌など）、発酵系の糸状菌群、グラム陽性の放線菌群等が挙げられるが、これらに限定するものではない。

有機廃棄物を加熱油で油浸処理して含水率を低下させたものは、有機廃棄物に含まれる水分が蒸発することにより減容化されており、通常は遠心力や圧縮力を利用し、油を切って油の含有率を下げて使用される。
連作障害等、堆肥が土壌に悪影響を与えないようにするためには、加熱油で油浸処理して含水率を低下させたものの油の含有率は５％以下が好ましい。油の含有率はこれに限定はされない。

加熱油で油浸処理される有機廃棄物としては、例えば下水汚泥、余剰汚泥、厨芥（生ごみ）、おから、食品残渣物、焼酎廃液、家畜や人の糞尿、サトウキビの絞り滓等が使用される。有機廃棄物は、これらに限定はされない。
加熱油浸処理には、一般的な油が使用される。使用される油は、油が堆肥に含まれて使用されることを考えれば、環境保全の観点から安全で問題が生じにくい植物油（なたね油等）や動物油（ラード等）であるのが好ましい。

加熱油浸処理物供給装置は、厨芥や余剰汚泥等の有機廃棄物を加熱油で油浸処理して含水率を低下させたものを単に供給するものでもよいし、有機廃棄物を加熱油で油浸処理する装置や貯留タンクが付帯したものでもよい。
加熱油で油浸処理する装置は、有機廃棄物を常圧下で処理するものでもよいし、常圧より高圧下で常圧の場合より高温で処理するものでもよい。また、常圧より低圧下で常圧の場合より低温で処理するものでもよい。

（作用）
本発明は次のように作用する。
糞尿等の含水率の高い有機廃棄物と、厨芥等の有機廃棄物を加熱油で油浸処理して含水率を低下させたものをそれぞれタンク等の貯留部に適量貯留しておく。また、ウォラストナイトと濃硫酸もタンク等の貯留部に適量貯留しておく。そして、例えばウォラストナイトに適量の亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、鉄(Fe)のうち、選ばれた１または２以上を添加しておく。

含水率の高い有機廃棄物を有機廃棄物攪拌装置に投入または送給する。有機廃棄物攪拌装置内に適量貯留したところで、ウォラストナイトを所要の割合で配合し、混合・攪拌する。
有機廃棄物攪拌装置で混合・攪拌した混合物に濃硫酸を混合し反応装置内で攪拌し反応させる。
この反応（ウォラストナイトと濃硫酸の反応）により、混合物はごく短時間で固化または粒状化し、併せて糞尿等の有機廃棄物特有の臭気も改善される。また、反応熱が生じ、混合物の温度は、条件により異なるが、例えば７５〜８５℃になり、これによって混合物に存在していた病原菌等の有害菌を含む雑菌はほとんどが死滅する。

次に、有機廃棄物からつくった固化または粒状化した混合物が適当な温度（例えば、有効微生物が繁殖できる温度）まで冷却されたところで、加熱油浸処理物供給機から有機廃棄物を加熱油で油浸処理して含水率を低下させたものを供給し、それらを混合し、有効微生物を加えて発酵装置によって所要の期間発酵させ、堆肥化する。なお、固化または粒状化した混合物と加熱油浸処理物を混合した後で冷却し、有効微生物を加えてもよい。

有効微生物を加える培地となる混合物には、有機廃棄物からつくった固化または粒状化した混合物が一度高温になったことにより、病原菌等の有害菌を含む雑菌がほとんど存在しない。これにより、加えられた有効微生物が十分に活性化し、良質な堆肥を効率よくつくることができる。
なお、混合したものの発酵装置への搬送は、例えばスクリューコンベヤやベルトコンベヤ等の各種コンベヤを使用したり、輸送コンテナ等の容器を天井クレーンを使用して搬送する等して行われる。

攪拌した混合物と濃硫酸を混合したものを攪拌しながら搬送するスクリューコンベヤを備えており、濃硫酸を混合する部分はスクリューコンベヤの搬送基部側または搬送基部側に通じる混合物の送給経路に設けられている反応装置を有する堆肥製造装置によれば、濃硫酸を混合するために注入圧等の圧力はほとんど必要ないので装置を簡易化することができる。

すなわち、スクリューコンベヤの搬送基部側または搬送基部側に通じる混合物の送給経路は、スクリューの回転で混合物が搬送後部側（排出側）へ連続的に移動することにより負圧になる部分である。このため、濃硫酸は吸い込まれるように効率的に混合される。
更には、濃硫酸がスクリューコンベヤの搬送基部（搬送前部）で混合されることにより、混合物は搬送後部（出口側）に送られるまでには十分に攪拌されることになり、ウォラストナイトと濃硫酸は比較的早い反応を示すが、全体的にほぼ均一な固化と粒状化が可能である。これにより、効率的な堆肥製造が可能になる。

少なくとも有機廃棄物攪拌装置が複数設けられており、各有機廃棄物攪拌装置へウォラストナイトを選択的に供給するとともに供給する部分から有機廃棄物攪拌装置内の臭気が外部へ漏れないようにした分給装置を有する堆肥製造装置によれば、例えば一方の有機廃棄物攪拌装置で攪拌処理等を行っているときに他方の有機廃棄物攪拌装置に有機廃棄物とウォラストナイトを送給して次の作業の準備を行うことができる。これにより、効率的な堆肥製造が可能になる。
また、有機廃棄物の臭気が実質的に外部に漏れないので、悪臭により作業環境が悪化することや周辺地域に迷惑がかかることも防止できる。

本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）本発明によれば、家畜の糞尿や人糞尿等、含水率の高い有機廃棄物をウォラストナイトと濃硫酸の反応を利用し固形化または粒状化処理した混合物に、有機廃棄物を加熱油で油浸処理して含水率を低下させたものを所要の割合で混ぜ、更に有効微生物を加えることにより、処理量の多い実施化レベルにおいても良好な状態で発酵させて堆肥を得ることができる。

（ｂ）攪拌した混合物と濃硫酸を混合したものを攪拌しながら搬送するスクリューコンベヤを備えており、濃硫酸を混合する部分はスクリューコンベヤの搬送基部側または搬送基部側に通じる混合物の送給経路に設けられている反応装置を有する堆肥製造装置によれば、混合物は搬送後部（出口側）に送られるまでには十分に攪拌されることになり、ウォラストナイトと濃硫酸は比較的早い反応を示すが、全体的にほぼ均一な固化と粒状化が可能である。これにより、効率的な堆肥製造が可能になる。また、濃硫酸を混合するために注入圧等の圧力はほとんど必要ないので装置を簡易化できる。

（ｃ）少なくとも有機廃棄物攪拌装置が複数設けられており、各有機廃棄物攪拌装置へウォラストナイトを選択的に供給するとともに供給する部分から有機廃棄物攪拌装置内の臭気が外部へ漏れないようにした分給装置を有する堆肥製造装置によれば、例えば一方の有機廃棄物攪拌装置で攪拌処理等を行っているときに他方の有機廃棄物攪拌装置に有機廃棄物とウォラストナイトを送給して次の作業の準備を行うことができる。これにより、効率的な堆肥製造が可能になる。
また、例えば生の豚糞尿や人糞尿等の有機廃棄物の臭気が実質的に外部に漏れることはないので、悪臭により作業環境が悪化することや周辺地域に迷惑がかかることも防止できる。

本発明を図面に示した実施の形態に基づき更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る堆肥製造プラントの概略を示す平面図、
図２は本発明に係る堆肥製造プラントの一部を拡大した概略平面図、
図３は図２の概略側面図である。
図２、図３において、反応装置２は、便宜上、フレーム９の外側に表している。図３においては、ウォラストナイト供給装置７の一部及び濃硫酸供給装置８の図示は省略している。

図４は有機廃棄物攪拌装置の構造を示す正面視断面説明図、
図５は有機廃棄物攪拌装置の構造を示す平面視説明図、
図６は有機廃棄物攪拌装置の構造を示す側面視説明図、
図７は図４におけるＡ−Ａ部分断面図である。
図８は二基の有機廃棄物攪拌装置にウォラストナイトを選択的に投入するロータリーバルブ装置の一部断面説明図、
図９は反応装置の構造を示す断面説明図である。

堆肥製造装置である堆肥製造プラントＰは、図２、図４に示すように、有機廃棄物供給装置６、ウォラストナイト供給装置７、濃硫酸供給装置８、有機廃棄物（有機廃液）である糞尿（例えば、豚糞尿または人糞尿等）とウォラストナイトを混合・攪拌する有機廃棄物攪拌装置１、１ａ、有機廃棄物攪拌装置１、１ａで混合・攪拌した混合物とタンクから供給された濃硫酸を混合・攪拌し反応させる反応装置２、有機廃棄物を加熱油で油浸処理して含水率を低下させたものとタンクから供給されたウォラストナイトを混合・攪拌し、更にその混合物に濃硫酸を混合・攪拌し反応させる加熱油浸処理物供給装置３、反応装置２と加熱油浸処理物供給装置３でそれぞれ混合・攪拌された培地となる混合物に有効微生物を加えて発酵させる発酵装置４を備えている。

なお、堆肥製造プラントＰの上記各部は、腐蝕しにくいように主にステンレススチール、または他の腐蝕しにくい金属、防錆処理を施した金属等でつくられているが、合成樹脂等、他の素材を複合して用いることもできる。

（有機廃棄物攪拌装置１、１ａ）
図４ないし図８を主に参照する。
有機廃棄物攪拌装置１、１ａはフレーム９の内部側の上部に設けてある。有機廃棄物攪拌装置１、１ａには、有機廃棄物供給装置６から糞尿が供給され、ウォラストナイト供給装置７からウォラストナイトが供給される。有機廃棄物供給装置６とウォラストナイト供給装置７（いずれも図２に図示）については後で説明する。

フレーム９は、四隅に支柱９０を有し、それら支柱９０を連結部材９１で縦横に連結し、底部には底板９４を設けた構造である。各支柱９０の上端部には、各支柱９０を囲むように作業足場９２が設けてある。作業足場９２の周囲には、手摺り９３が設けてある。
有機廃棄物攪拌装置１、１ａは、それぞれ攪拌タンク１０と、攪拌タンク１０に設けてある攪拌機１２とを有している。

各攪拌タンク１０は、上部側の連結部材９１に固定して同じ高さに並設されている。なお、有機廃棄物攪拌装置１、１ａは、ほぼ同様の構造を有しているので、詳細な構造については、図４において右側に図示し内部構造を表した有機廃棄物攪拌装置１で説明する。また、有機廃棄物攪拌装置１ａの各部には、有機廃棄物攪拌装置１の各部と同じ符号を付して示す。
攪拌タンク１０は、円筒形で上部と下部が本質的に密閉された（各導入口、排出口は除く）タンクである。

攪拌タンク１０の上面板１０１の内側（他方の攪拌タンク１０側）には、タンク内部にウォラストナイトを供給するための後述する連結管１１２を接続する導入管１０２が設けてある。また、その反対側には、タンク内を見るための、あるいはメンテナンスを行うための開閉可能なハッチ１０３が設けてある。

また、上面板１０１の中央部には、後述する攪拌機１２を設けるための取付管１０４が設けてある。
攪拌タンク１０の底面板１０５の中央部には排出管１０６が設けてあり、排出管１０６には、バルブ１０７を介在させて送給管１０８が接続されている。
なお、送給管１０８は、他方の有機廃棄物攪拌装置１ａの送給管１０８と接続合流させてあり、後述する反応装置２に供給管１０９によってつながれている。

攪拌機１２は、モータ１２０を有している。モータ１２０は取付管１０４に固定されており、その回転軸１２１は下方垂直方向へ延長されている。回転軸１２１の下端部は、底面板１０５よりやや上方に位置している。回転軸１２１の下端部には、四枚羽根の攪拌スクリュー１２２が設けてある。

また、攪拌スクリュー１２２の外側には、円筒形状の攪拌制御体１２３が攪拌スクリュー１２２を囲うように設けてある。攪拌スクリュー１２２は、攪拌制御体１２３の下部側に位置し、その先端部は攪拌制御体１２３に接触しないように間隔が設けてある。攪拌制御体１２３は、上記攪拌タンク１０の側面板１１０にステー１１１によって固定してある。
なお、攪拌スクリュー１２２は糞尿を上方向へ送るよう回転するようにしてあるので、攪拌効率をよくするためには攪拌スクリュー１２２の高さを下側に位置させるのが望ましいが、その高さを限定するものではない。

上記攪拌制御体１２３によれば、攪拌制御体１２３の側壁を境にして内側と外側とでは攪拌時における糞尿の流れが相互に干渉しにくく、内側の流れが上方へ向き、外側の流れが下方へ向く。すなわち、攪拌制御体１２３を設けない場合のように攪拌スクリュー１２２の回転によって糞尿全体が回ってしまうことがなく、攪拌が確実に行われる利点がある。

図２を参照する。
有機廃棄物供給装置６は、密閉型のタンク６０を有している。タンク６０と上記各攪拌タンク１０間には、タンク６０内部の糞尿を各攪拌タンク１０へ送給するための送給管６１が設けてある。送給管６１の経路中には、ポンプ（図示省略）が設けてある。また、タンク６０内部の臭気は、ブロワ６５０を有する送給管６５を通り、後述する発酵装置４の発酵槽４０底部へ送られるようにしてある。

なお、送給管６１の各攪拌タンク１０側は、切替バルブ６２を介在させて分岐されており、分岐した送給管６３、６４はそれぞれ各攪拌タンク１０の上部に導入されている。
ウォラストナイト供給装置７は、密封型のウォラストナイトタンク７０と、攪拌タンク１０の上部に設けてある分給装置７２を有している。

ウォラストナイトタンク７０は、下部側が漏斗状に形成されておりウォラストナイトの排出を容易にしている。ウォラストナイトタンク７０の底部に設けてある排出部には、粉状のウォラストナイトを送給するための送給コンベヤ７１が接続されている。送給コンベヤ７１の端部は上記分給装置７２に導入されている。

なお、ウォラストナイトは、使用する糞尿の量（攪拌タンク１０内に溜められた量）に対して予め決められた量を混合する必要がある。このため、ウォラストナイト供給装置７は、送給するウォラストナイトを計量する計量手段を備えている。

この計量手段としては、例えばウォラストナイトタンク７０を支える部分（例えば脚フレーム等）に重量センサを設け、ウォラストナイトを含むウォラストナイトタンク７０全体の重量を量ることによって、送給したウォラストナイトの量を求めて送給量の制御に反映させる方式等が採用できるが、これに限定するものではない。

また、ウォラストナイトタンク７０には、いわゆるホッパーブリッジ（排出口近傍の貯留物に空洞部ができて排出が困難になる現象）を防止する手段を設けることができる。この手段については特に限定するものではなく、例えば1.バイブレータを備えて振動で貯留物を崩すものや、2.内部にエアを噴出させて風圧で貯留物を崩すもの、更には3.内面側にエア噴出口を覆って接離可能なように（揺動可能に）板体を設け、エアの風圧で板体を動かすとともに風圧との相乗作用で貯留物を崩すもの等、各種公知手段が採用できる。

図８、図４を主に参照する。
分給装置７２は、ウォラストナイトを下方へ落とすサイクロン７３の下部の排出管７３０に設けてある。サイクロン７３の上部には、導入されたウォラストナイトを内部で散らすブロワ７３１が設けてある。
分給装置７２は、各有機廃棄物攪拌装置１、１ａへウォラストナイトを選択的に供給するとともに供給する部分から有機廃棄物攪拌装置１、１ａ内の臭気が外部へ漏れないようにするものである。

分給装置７２は、ハウジング７２０を有している。ハウジング７２０は正面視で部分的に円弧形状の周壁７２１、７２２を有し、正面側と背面側は本質的に封鎖されている。周壁７２１、７２２以外の部分は、上部側の導入口７２３と下部両側の排出口７２４、７２５を構成している。

導入口７２３には、下方側がやや窄まった導入管７２３ａが設けてある。導入管７２３ａの上部はサイクロン７３の排出管７３０に接続してある。
また、排出口７２４、７２５には排出管７２４ａ、７２５ａが設けてある。排出管７２４ａ、７２５ａには、それぞれ下部側が「く」状に曲がった連結管１１２が接続されている。連結管１１２の下端部は、上記した各攪拌タンク１０の導入管１０２に接続されている。

上記ハウジング７２０の内側には、ハウジング７２０内面に接して摺動回転可能に切替弁７２６が設けてある。切替弁７２６は、周壁７２１（または周壁７２２）と同じ周長を有する短弁部７２６ａと、周壁７２１（または周壁７２２）と排出口７２４（または排出口７２５）を合わせた周長よりやや長い周長を有する長弁部７２６ｂを備えている。

切替弁７２６は、図８に示すように長弁部７２６ｂの上部約半分が周壁７２２に密接し、下部約半分が排出口７２５を塞ぎ、更に短弁部７２６ａが周壁７２１に密接した状態から、長弁部７２６ｂの上部約半分が周壁７２１に密接し、下部約半分が排出口７２４を塞ぎ、更に短弁部７２６ａが周壁７２２に密接した状態まで周方向へ回転（回動）可能である。
この切替弁７２６の回転（回動）により、導入側となる排出口７２４または排出口７２５を切り替えることができる。

切替弁７２６の内側には、回転弁７２７が設けてある。回転弁７２７は回転軸管７２７ａを有し、その外周部には周方向へ等間隔で弁板７２７ｂが五個所に設けてある。弁板７２７ｂは放射方向に設けられ、各々の先端部は切替弁７２６の長弁部７２６ｂ及び短弁部７２６ａの内面に密接摺動できるようにしてある。

この構造により、上部にある弁板７２７ｂ間に落ちたウォラストナイトを開いている排出口７２４または排出口７２５から下方の攪拌タンク１０へ導入できる。また、各弁板７２７ｂの先端部と長弁部７２６ｂ及び短弁部７２６ａの内面はほぼ密接しており、回転弁７２７が回転して弁板７２７ｂがどの位置にあっても、何れかの弁板７２７ｂがサイクロン７３と有機廃棄物攪拌装置１、１ａの各攪拌タンク１０間の通気を遮断するようになっている。

従って、生の豚糞尿や人糞尿の臭気が、実質的に各攪拌タンク１０の外部に漏れないので、悪臭により作業環境が悪化することや周辺地域に迷惑がかかることも防止できる。
なお、切替弁７２６の回動と回転弁７２７の回転は、図示していない制御手段により制御される。

（反応装置２）
図９を主に参照する。図９（ａ）は全体の説明図、（ｂ）は分岐管の接続部構造を示す断面説明図である。
反応装置２は、有機廃棄物攪拌装置１、１ａの下方に設けてある。反応装置２は水平に設けられたスクリューコンベヤ２０を有している。スクリューコンベヤ２０は円管２０１とスクリュー２０２を有し、スクリュー２０２はモータ２１により回転駆動される。円管２０１の先端部には接続管２６が設けてある。また、円管２０１は固定金具２５により底板９４に固定されている。

円管２０１の基部側の上部には導入管２２が設けてある。導入管２２の上部には、濃硫酸を導入する部分である硫酸導入管２３が接続されている。硫酸導入管２３は、上記有機廃棄物攪拌装置１、１ａの排出側に設けられた供給管１０９と球形の継手２４を介し接続されている。

反応装置２には、濃硫酸供給装置８（図２に図示）から濃硫酸が供給される。濃硫酸供給装置８は、濃硫酸タンク８０を有している。濃硫酸タンク８０と反応装置２の硫酸導入管２３の間には送給管８１が設けてある。送給管８１の経路中には、ポンプ８２が設けてある。

送給管８１は、先部側が二方へ分岐した注入管８３につながれている。注入管８３の二本の分岐管８３０は、硫酸導入管２３の直径線上の二個所の側壁２３０を貫通し導入してある。そして、側壁２３０の内面側には、分岐管８３０の先端開口部をやや距離をおいて上方から覆い、更に下方側（送給方向側）を開口して邪魔板２３１が固着して設けてある（図９（ｂ）参照）。

この構造によれば、硫酸導入管２３を通り送給される有機廃棄物攪拌装置１、１ａのいずれかの攪拌タンク１０から排出された混合物の圧力が分岐管８３０の先端開口部に作用しにくいので、濃硫酸の注入を特に強い圧力をかけなくても円滑に行うことができる。また、これにより濃硫酸の注入に圧力を加えるコンプレッサが必要でなくなる等、装置を簡易化でき、製造コストも安価に抑えることができる。

反応装置２の先端部の接続管２６は、スクリューコンベヤ２７の基部側に接続されている。スクリューコンベヤ２７の先部側は斜め上方へ向け延長されており、有機廃棄物攪拌装置１、１ａの後方に配置してある輸送用コンテナ５（図２、図３に図示）に上部から投下して収容できるようになっている。

なお、輸送用コンテナ５の下部には開閉可能な投下口（図示及び符号省略）を備えている。そして、所要の量の混合物が溜まると、混合物は後述する発酵槽４０にコンテナごと運ばれ、投入口から投入される。なお、混合物は発酵槽４０に入れる前に輸送用コンテナ５内で一定の養生期間をおくこともできる。

（加熱油浸処理物供給装置３）
加熱油浸処理物供給装置３は有機廃棄物攪拌装置１、１ａの後方（図２において上側）に配置してある。
本実施の形態では、加熱油浸処理物供給装置３として、油温減圧式乾燥装置（ＴＥＭＰＬＡＲ−Ｍ２１：株式会社プロレックス製）を採用している。なお、加熱油浸処理物供給装置３としては、各種有機廃棄物を加熱油で油浸処理して含水率を低下させることができる機能を有しているものであれば、他の装置を採用することもできる。

加熱油浸処理物供給装置３の構造や機能については、ここでは概略を説明するに止め、詳細な説明は省略する。
加熱油浸処理物供給装置３は、(1)原料ライン、(2)乾燥ライン（加熱油浸処理ライン）、(3)搾油・精製ライン、(4)製品ライン、(5)真空ライン、(6)脱臭ライン、(7)蒸気ラインで構成されている。なお、加熱油浸処理物を後工程へ送るためのスクリューコンベヤ等の搬送装置を設けることもできる。

加熱油浸処理物供給装置３は、(1)原料ラインによって厨芥等の原料を搬入し、加熱攪拌し、流動性を持たせて貯留する。次に、(2)乾燥ラインによって、(7)蒸気ラインを加熱源として加熱された油を熱媒体として、減圧状態（真空下）で原料の水分を除去し、加熱油浸処理を行う。蒸発する水分は、(5)真空ラインによって吸引され、凝縮されて排水処理される。また、臭気は(6)脱臭ラインにより脱臭処理される。そして、(3)搾油・精製ラインによって、固形物と油が分離され、油の含有率が５％以下に調整された加熱油浸処理物（半製品）を得る。最後に(4)製品ラインによって、加熱油浸処理物は均一な粉体に加工され、冷却後、貯留されて、後工程に供給される。

（発酵装置４）
図１を参照する。
図１に示すように、発酵装置４は、有機廃棄物攪拌装置１、１ａと離れた箇所に設けてある。発酵装置４は、発酵槽４０と、発酵槽４０の側壁に沿って往復移動して内部の混合物を攪拌し、排出側へ送る移動攪拌装置４１を備えている。発酵槽４０内では、処理物とともにタンク６０から送られる臭気も一緒に発酵処理される。
なお、発酵槽４０と移動攪拌装置４１を有する発酵装置４は、公知の一般的な構造であるので、詳細な説明については省略する。

（作 用）
図１ないし図９を参照し、処理の対象物として含水率の高い豚糞尿または人糞尿を処理する場合を例にとり、堆肥製造プラントＰの作用を説明する。
糞尿をタンク６０に適量貯留しておく。また、ウォラストナイトをウォラストナイトタンク７０に適量貯留し、濃硫酸も濃硫酸タンク８０に適量貯留しておく。ウォラストナイトには、適量（通常は微量でよい）の亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、鉄(Fe)のうち、選ばれた１または２以上を添加しておく。これは、堆肥中に十分なミネラルを補給するためである。なお、通常は上記の全種類を添加するのが好ましいが、施肥する土壌の状態等に合わせて適宜選択したものを添加してもよい。また、その配合割合も適宜調整でき、特に限定はされない。

糞尿を有機廃棄物攪拌装置１、１ａの各攪拌タンク１０に選択的に送給する。各攪拌タンク１０内に適量貯留したところで、ウォラストナイトをウォラストナイト供給装置７の分給装置７２によって一方の攪拌タンク１０または他方の攪拌タンク１０に供給する。ウォラストナイトは、糞尿１００重量部に対し、１５重量部の割合で配合し、攪拌機１２によって混合・攪拌する。

有機廃棄物攪拌装置１または１ａで混合・攪拌した混合物をバルブ１０７を開けて反応装置２へ送給する。
濃硫酸供給装置８により供給される濃硫酸は、反応装置２の硫酸導入管２３に注入管８３により相対向する二方から注入される。濃硫酸は、糞尿１００重量部に対し、８重量部の割合で配合される。

濃硫酸が混じった混合物は更にスクリューコンベヤ２０へ送られ、円管２０１内においてスクリュー２０２で混合・攪拌されながら排出側へ送られる。
混合物と濃硫酸が混合・攪拌されることにより、混合物に混じっているウォラストナイトと濃硫酸が化学反応を起こす。
この反応により、混合物はごく短時間で固化または粒状化し、併せて糞尿特有の臭気も改善される。また、反応熱が生じ、混合物の温度は７５〜８５℃になり、混合物に存在していた病原菌等の有害菌を含む雑菌はほとんどが死滅する。

固化または粒状化された混合物は、スクリューコンベヤ２７によって輸送用コンテナ５へ送られ、適量が収容される。混合物が収容された輸送用コンテナ５は、更に有機廃棄物を加熱油で油浸処理して含水率を低下させた加熱油浸処理物を所要の割合で収容した後、天井レールに沿って移動可能なホイスト（図示省略）によって吊り上げられ、発酵槽４０まで運ばれる。そして、下部の投下口を開けて槽内に投下することができる。

次に、加熱油浸処理物供給装置３により供給される加熱油浸処理物を上記輸送用コンテナ５に収容する。輸送用コンテナ５に収容される豚糞または人糞を処理した混合物と加熱油浸処理物との混合割合は、豚糞を処理した混合物１００重量部に対し、加熱油浸処理物５０重量部であり、更に戻し堆肥５０重量部を混合した。なお、この割合は、発酵が効率的に行われる範囲で適宜調整される。

輸送用コンテナ５は天井クレーン（図示省略）で発酵装置４の発酵槽４０まで搬送される。なお、加熱油浸処理物は、必ずしも輸送用コンテナ５内で糞尿を処理した混合物に混ぜる必要はなく、例えば発酵槽４０へスクリューコンベヤ等、他の手段で搬送しながら混合してもよいし、発酵槽４０内で混合してもよい。

発酵槽４０内で培地となる混合物が自然冷却され、有効微生物が繁殖できる温度まで冷却されたところで有効微生物を適量加える。そして、移動攪拌装置４１によって混合・攪拌して所要の期間発酵させ、堆肥化する。なお、混合物には上記したように病原菌等の有害菌を含む雑菌がほとんど存在しないので、加えられた有効微生物が十分に活性化する。

また、豚糞または人糞を処理した混合物に加熱油浸処理物を上記割合で混ぜて発酵させることにより良好な状態で発酵が進み、良質な堆肥ができる。
この理由は定かでないが、加熱油浸処理物に多く含まれる窒素か、あるいは加熱油浸処理物に多く含まれる蛋白質が濃硫酸で分解されてできるアミノ酸が有効微生物の活動に必要なエネルギーを補給しているためであろうと思われる。

なお、処理量が多い実施化レベルにおいて、加熱油浸処理物を混ぜないで、糞尿を処理した混合物のみを培地として有効微生物を加えて発酵させようと試みたが、試験期間である４ヶ月の間、発酵することがなかった。これに対し、糞尿を処理した混合物に加熱油浸処理物を混ぜて培地としたものは、早いものでは有効微生物を加えた翌日から発酵が始まった。

次に、豚糞尿処理物に加熱油浸処理物を混ぜて発酵させ、堆肥を製造した実験例を２例示す。
豚糞尿処理物は、いずれの実験例においても、豚糞尿１００重量部に対し、ウォラストナイト２５重量部を混合し、次いで濃硫酸１５重量部を混合し反応させて粒状化させた混合物を使用した。
表１に示した実験例１においては、余剰汚泥を加熱油浸処理物の原料とした。また、表２に示した実験例２では、厨芥を加熱油浸処理物の原料とした。

（実験例１）
（混合物重量（比率））
豚糞尿処理物 ２４０ｋｇ（５０％）
戻し堆肥 １２０ｋｇ（２５％）
加熱油浸処理物（余剰汚泥を処理） １２０ｋｇ（２５％）

（考察）
表１から分かるとおり、余剰汚泥を加熱油浸処理物の原料とした実験例１では、培地となる混合物に有効微生物を加えた翌々日、つまり二日後には急激に温度が上昇し、発酵が確認された。
以降、良好な状態で発酵が進み、七日目にはほぼ完熟した。

（実験例２）
（混合物重量（比率））
豚糞尿処理物 １２０ｋｇ（５０％）
戻し堆肥 ６０ｋｇ（２５％）
加熱油浸処理物（厨芥を処理） ６０ｋｇ（２５％）

（考察）
表２から分かるとおり、厨芥を加熱油浸処理物の原料とした実験例２では、培地となる混合物に有効微生物を加えた翌日、つまり一日後には急激に温度が上昇し、発酵が確認された。
以降、全般的に天気は悪かったが良好な状態で発酵が進み、十一日目にはほぼ完熟した。

上記実験例２の方法で製造した堆肥の分析を行った。分析の結果は表３に示す通りであった。

なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまで説明上のものであって限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示されている実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明に係る堆肥製造プラントの概略を示す平面図。 本発明に係る堆肥製造プラントの一部を拡大した概略平面図。 図２の概略側面図。 有機廃棄物攪拌装置の構造を示す正面視断面説明図。 有機廃棄物攪拌装置の構造を示す平面視説明図。 有機廃棄物攪拌装置の構造を示す側面視説明図。 図３におけるＡ−Ａ部分断面図。 二基の有機廃棄物攪拌装置にウォラストナイトを選択的に投入するロータリーバルブ装置の一部断面説明図。 反応装置の構造を示す断面説明図。

符号の説明

Ｐ 堆肥製造プラント
１、１ａ 有機廃棄物攪拌装置
１０ 攪拌タンク
１０１ 上面板
１０２ 導入管
１０３ ハッチ
１０４ 取付管
１０５ 底面板
１０６ 排出管
１０７ バルブ
１０８ 送給管
１０９ 供給管
１１０ 側面板
１１１ ステー
１１２ 連結管
１２ 攪拌機
１２０ モータ
１２１ 回転軸
１２２ 攪拌スクリュー
１２３ 攪拌制御体
２ 反応装置
２０ スクリューコンベヤ
２０１ 円管
２０２ スクリュー
２１ モータ
２２ 導入管
２３ 硫酸導入管
２３０ 側壁
２３１ 邪魔板
２４ 継手
２５ 固定金具
２６ 接続管
２７ スクリューコンベヤ
３ 加熱油浸処理物供給装置
４ 発酵装置
４０ 発酵槽
４１ 移動攪拌装置
５ 輸送用コンテナ
６ 有機廃棄物供給装置
６０ タンク
６１ 送給管
６２ 切替バルブ
６３、６４ 送給管
６５ 供給管
６５０ ブロワ
７ ウォラストナイト供給装置
７０ ウォラストナイトタンク
７１ 送給コンベヤ
７２ 分給装置
７２０ ハウジング
７２１、７２２ 周壁
７２３ 導入口
７２４、７２５ 排出口
７２３ａ 導入管
７２４ａ、７２５ａ 排出管
７２６ 切替弁
７２６ａ 短弁部
７２６ｂ 長弁部
７２７ 回転弁
７２７ａ 回転軸管
７２７ｂ 弁板
７３ サイクロン
７３０ 排出管
７３１ ブロワ
８ 濃硫酸供給装置
８０ 濃硫酸タンク
８１ 送給管
８２ ポンプ
８３ 注入管
８３０ 分岐管
９ フレーム
９０ 支柱
９１ 連結部材
９４ 底板
９２ 作業足場
９３ 手摺り

Claims (3)

1. 家畜の糞尿や人糞尿など含水率の高い有機廃棄物にウォラストナイトを混合し、次いで濃硫酸を混合し反応させて固化または粒状化した混合物を得、
   上記混合物を有効微生物が繁殖できる温度まで冷却したものに発酵が良好な状態で進むように有機廃棄物を加熱油で油浸処理し含水率を低下させて減容化し油切りをした加熱油浸処理物を１５〜２５重量％混合したもの、または上記混合物に発酵が良好な状態で進むように上記加熱油浸処理物を１５〜２５重量％混合した後有効微生物が繁殖できる温度まで冷却したもの、
   を培地として有効微生物を加えて発酵させることを特徴とする、
   堆肥の製造方法。
2. 亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、鉄(Fe)のうち、選ばれた１または２以上を添加することを特徴とする、
   請求項１記載の堆肥の製造方法。
3. 家畜の糞尿や人糞尿など、含水率の高い有機廃棄物を供給する有機廃棄物供給装置(6)と、
   ウォラストナイト供給装置(7)と、
   濃硫酸供給装置(8)と、
   供給された有機廃棄物とウォラストナイトを混合する有機廃棄物攪拌装置(1,1a)と、
   有機廃棄物攪拌装置(1,1a)で混合した混合物と供給された濃硫酸を混合し反応させる反応装置(2)と、
   有機廃棄物を加熱油で油浸処理し含水率を低下させて減容化し油切りをしたものを供給する加熱油浸処理物供給装置(3)と、
   反応装置(2)で得られたものと加熱油浸処理物供給装置(3)から供給されるものの混合物に有効微生物を加えて発酵させる発酵装置(4)と、
   を備えており、
   上記ウォラストナイト供給装置(7)は、少なくとも複数設けられている有機廃棄物攪拌装置(1,1a)と連通し、各有機廃棄物攪拌装置(1,1a)へウォラストナイトを選択的に供給するとともに供給する部分から有機廃棄物攪拌装置(1,1a)内の臭気が外部へ漏れないようにした分給装置を有していることを特徴とする、
   堆肥製造装置。

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