WO1992000259A1 - Method and apparatus for making organic fertilizer - Google Patents

Description

明 細 有機肥料の製造方法及び _ 置 [技術分野]

本発明は鷄糞、 牛糞などの畜産排泄物と 、 草、 わら、 初殻、 木材チ ッ プなどのセルロース含有有機物と の混合 物を人工的に処理して短期間に堆肥化する有機肥料の製 造方法及びこの方法を実施するための装置に関する。

[背景技術]

畜産の大規模化による大量の畜産排泄物は、 適当な処 理方法がないま ま放置され、 悪臭やたれ流しによる環境 汚染が公害問題と なっている。

一般に鶏、 牛馬、 豚などの畜産排泄物や畜産敷料と し て使用される草、 わら、 籾殻、 木材チ ッ プなどのセル口 ース含有粗大有機物を自然界に放置したま ま堆肥化する には 5〜 6ヶ月 を要し、 きわめて効率が悪く 、 しかも、 その間悪臭を放出 し続ける。 また、 表面と深部の発酵ム ラのため、 均一に成熟した良質の堆肥を得る こ とが困難 であっ た。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたもので、 第 1 の 目的は悪臭がな く しかも短期間に良質の堆肥を製造する 方法を提供する こ と にある。

本発明の第 2 の目的は上記方法を実施するのに適した 装置を提供する こ と にある。 [発明の開示]

本発明の上記第 1 の目的は、 畜産排泄物と畜舎敷料と して使用される草、 わら、 籾殻、 木材チ ッ プなどのセル ロース含有有機物を含む原料を水分 2 5乃至 7 5重量％ に調整し、 これらを機械的に加圧しながら切断、 混練す る こ と によ り処理物を 4 0 °C乃至 9 0 に昇温させ、 し かる後、 これら処理物を加圧状態から開放して空気と接 触させながら微粉砕するこ と によって達成する こ とがで きる。

発酵促進をさ らに確実にするためには、 畜産排泄物と 草、 藁、 籾殻、 木材チ ップなどのセルロース含有有機物 の混合物を水分 2 5 〜 7 5 %に調整すると と もに、 発酵 過程で PHが 6乃至 9 になるよ う に pH調整剤を加えて pH調 整し、 これを加圧下で切断 * 混練し、 加圧と混練摩擦に よ り 4 0 ^eC 〜 9 0 °Cに昇温させた処理物を加圧状態から 開放し、 空気接触のも とに微粉砕する と一層良い。

尚、 前記の水分調整は本発明による成品を乾燥したも のを添加して行う。

また、 本発明の上記第 2 の目的は、 後部に原料投入口 を有する筒状第 1 処理槽の先端部と 、 先端部に取出口を 設けた筒状第 2処理槽の後部とを、 開閉ゲ一 卜 を介して 連通可能に接続してな り 、 前記第 1 処理槽はその筒体内 部にスク リ ユ ー圧送手段と切断 · 混練手段を具備する と と もに、 前記第 2処理槽はその筒体内部に回転粉砕刃を 配設 し 、 且つ筒体後方に送風装置を具備させた装置に よ って達成する こ とができ る。

スク リ ュー圧送手段は好ま し く は、 原料を開閉ゲー ト 側へ圧送する主加圧スク リ ューと、 原料を開閉ゲー ト側 から押し戻すよ う に作動する補助加圧スク リ ユーで構成 する。

また、 切断 · 混練手段は回転軸に取付け られた複数の 回転歯と、 該回転歯に対応して第 1 処理槽の内部へ突出 する固定歯で構成する こ とができ る。 この場合、 固定歯 は処理槽内部への突出長さを調節でき るよ う にするのが 望ま しい。

本発明の上記方法は原料を機械的に圧縮、 混練して温 度を 4 0 °C乃至 9 0 ^DCに上昇させるので物理的、 温度的 刺激によ り 、 菌が活性化され、 また、 加圧混練によ り セ ルロース含有有機物が細分化され、 菌の主たる栄養分で ある畜産排泄物が均一にゆきわた り 、 且つ温度、 水分等 菌の発育条件がすべての均一の状態で菌の活性化がなさ れる こ と によ り 、 すべて菌がむらな く 活動を始め、 短時 間のう ちに均一な発酵がなされる。 この場合、 第 1 処理 槽では高温菌が急増殖し、 低温菌は相対的に減少する。 また、 第 2処理槽では加圧状態から開放された処理物を 微粉砕するので好気性菌が活性化して急増殖し、 相対的 に嫌気性菌が減少する。

このよ う に、 発酵に有益な高温菌と好気性菌が活性化 して急増殖し、 悪臭の原因である低温菌と嫌気性菌が減 少するので、 悪臭がなく 、 しかも短時間で良質の堆肥が 得られる。

尚、 発酵に必要なセルロース分解菌等の主要菌の成育

に好適な PHは 6乃至 9、 成育最適 pHは 7〜 8 の間にある

。 発酵過程で生成される有機酸によって原料の P Hが下が

り過ぎ、 あるいはア ンモニア等が多いと pHが高すぎて発

酵が遅れる場合があるが、 発酵過程の pHが 6乃至 9 にな

る よ う に予め pH調製剤で調整するこ とによ り この問題が

解消される と と もに、 pH調整剤と して肥料を兼ねた物質

を用いる こ と によ り肥料効果も一層高まる。

また、 本発明の上記装置は第 1 処理槽のスク リ ュー圧

送手段と切断 · 混練手段で圧縮、 混練される こ と に よ り

温度が上昇する と と もに、 開閉ゲー トから第 2処理槽の

減圧下に急激に開放され、 第 2処理槽内で送風のも と に

微粉砕される。 従って、 原料は一連の装置で一貫処理さ

れ、 堆肥と して取り 出される。

[図面の簡単な説明 ]

第 1 図は本発明による有機肥料製造装置の平面図、 第

2 図は第 1 図 Π — Π線断面図、 第 3図は第 1 図 ffl — ΠΙ線

断面図、 第 4図は第 1 図の右側面図、 第 5図は処理工程

中の処理物の温度曲線である。

1 · 第 1 処理槽

2 · 第 2処理槽

3 · 開閉ゲー ト

.· -■■ 7 · スク リ ュ一圧送装置

7 a • 第 1 スク リ ユー 7 b · • ' 第 2 スク リ ュ

8 · - - 切断 · 混練装置

8 a · . . 回 ¾G困

8 b · . . 固 iE 困

9 · - - 導入口

1 0 · • · 取出口

1 1 - - - 回転粉砕歯

1 2 · - · 送風装置

1 5 · . . 原料

1 6 · • · 成品

[発明を実施するための最良の形態]

以下に本発明をよ り詳細に説明するために、 添付図面 に基づいて説明する。

第 1 図に示すよ う に本発明の有機肥料製造装置は円筒 状の第 1 処理槽 1 と第 2処理槽 2 を開閉ゲー ト 3 を介し て連通可能に接続した構成になっている。

第 1 処理槽は一側に原料投入ホッ パー 4 を有し、 他側 に前記開閉ゲー ト 3 に通ずる開放ロ 5 を有する円筒体 1 ' からな り 、 この円筒体 1 ' 内にモータ一等の駆動装 置 6 で回転するスク リ ユ ー圧送装置 7 と切断 · 混練装置 8 を具備している。

スク リ ユ ー圧送装置 7 はホ ッ パー 4から投入された原 料を圧縮 し ながら開閉ゲー 卜 3側に送 り 出す もので、 ホ ッ パー投入口 4 ' に一部を臨ませた第 1 (メ イ ン） ス ク リ ュー 7 aの他に、 この第 ！ スク リ ユー 7 a と は逆方 向に回転する第 2 スク リ ュー 7 b (逆送り 羽根） を組合 わせるの望ま しい。 この第 2 スク リ ユーは第 1 処理槽 1 'の開放ロ 5付近に第 1 スク リ ュ一 Ί aに対向して設けら れてお り 、 第 1 スク リ ュー 7 aによって圧送される原料 をさ らに加圧するよ う になっている。

切断 · 混練 8 は第 1 処理槽 1 内の第 1 スク リ ュ一 7 a 後流側、 すなわち第 1 スク リ ユー 7 a と第 2 スク リ ュー 7 bの間に設けられている。

この切断 · 混練装置 8 はモータ等の駔動装置によって 回転する複数の回転歯 8 a と、 これら回転歯 8 aに対応 して第 1 処理槽 1 内に突出させた固定歯 8 bから構成さ れている。 この固定歯 8 bは回転歯 8 a との摺り合いで 原料の切断を助けると と もに原料の共回 り を防止する作 用を有する他、 原料圧送の邪魔板と して機能するよ う に なっている。 従って、 固定歯 8 bは好ま し く は嫘送り等 の手段で第 1 処理槽 1 内へ進退自在に取付け、 突出長さ を調節して原料送り量及び圧縮 · 摩擦による温度制御が でき るよ う にするのが望ま しい。

第 2処理槽 2 は一側に前記開閉ゲー ト 3 に連通する導 入□ 9 を有し、 他側に成品取出□ 1 0 を設けた円筒体 2 ' を有し、 この円筒体 2 ' 内に、 処理物を微細に粉砕 しながら取出口 1 0 に送り 出すための回転粉砕刃 1 1 を 配設する と と もに該円筒体 2 ' の前記導入ロ 9側端部に 円筒内へ空気を送るための送風装置 1 2 を具備してい る。 図の実施例では回転粉砕刃 1 1 と送風装置 1 2 はモ一 夕一 1 3 によって駆動される共通回転軸に取付け られて いる。

尚、 図中 1 4 は送風装置 1 2 の空気取入口である。 次に、 図の装置を用いて堆肥を製造する本発明の方法 を説明する。

先ず、 鶏糞、 牛馬糞その他の畜産排泄物と草、 わら、 籾殻、 木材チ ッ プなどのセルロース含有有機物 （好ま し く は蓄舎の敷料と して使用 したもの） を原料と し、 この 原料 1 5 を水分 2 5 %乃至 7 5 %に調整した後ホ ッ パー 4から第 1 処理槽 1 に投入する。

原料 1 5 は圧送手段 7の第 1 スク リ ユー 7 aによ って 送り 出され途中の切断 · 混練装置 8 によって細かく 細分 化される。 切断 · 混練装置 8、 特に固定歯 8 b は邪魔板 の役割をする。 従って、 第 1 スク リ ュー 7 a によって送 られた原料は圧縮されながら切断 · 混練されるため、 圧 縮熱と摩擦熱によ り温度が急上昇する。 この場合、 固定 歯 8 bの突出長さを調節して、 混練摩擦の強弱、 原料送 り量等を加減でき るほか、 第 2 スク リ ュー 7 bを設ける こ と によ り 内部圧力を更に高め温度をさ らに急上昇させ る こ と ができ る。

かく して、 第 1 処理槽 1 内の原料 1 5 は圧縮、 混練に よ り温度が上昇し、 物理的、 温度的刺激によ り菌が活性 化するため発酵が均一にな り且つ著し く 促進される と と もに、 高温下のため高温菌が急増殖するので相対的に低 温菌が減少し、 悪臭が抑制される。

開閉ゲ一 卜 3 の開閉度を調整する こ と に よ り処理物の 排出量が加減される と と もに、 これによ り 内部圧、 温度 を調整する こ と がで き る。 このよ う に して第 1 処理槽 1 内で加圧、 混練された処理物は 4 0 。乃至 9 0 の温度 に昇温さ せた後、 開閉ゲ一 卜 3 か ら放出される。 開閉 ゲー 卜 3から排出された高温の処理物は加圧状態から開 放され、 第 2処理槽 2 内に送られるが、 第 2処理槽 2 内 では空気と接触させながら処理物を高速回転刃で微粉砕 するため、 処理物は酸素にまんべんなく 接触し、 その結 果、 好気性菌が活性化して急増殖し、 発酵が早まる と と もに嫌気性菌の減少によ り悪臭はさ らに抑制される。 か く して、 送風下で微粉砕された処理物は有機肥料 1 6 と して取出口 1 0から排出される。

すでに述べたよ う に、 発酵に必要なセルロース分解菌 等の主要菌は生育の pHが 6 9、 生育最適 pHは 7 8 で ある。 原料は後述する処理槽での発酵過程の生産物と し て有機酸を生育するため P Hが下がり 、 発酵が遅れる場合 がある。 同様に原料にアンモニアが多いと P Hが高く な り すぎ、 同様に発酵が遅れる。 これを矯正して発酵促進を さ らに向上させる と と もに、 肥料効果を高めるため、 上 記の水分調整と と もにあるいは水分調整後に例えばケィ 酸石灰、 石灰チ ッ ソ 、 生石灰、 消石灰、 炭酸石灰、 苦土 石灰、 苦土生石灰など、 カルシウムを含み肥料と して使 用可能な物質 （ P Hが下がり過ぎる場合） あるいは過燐酸 石灰、 重過燐酸生灰などの リ ン酸系肥料 （ pHが上が り過 ぎる場合） を P H調整剤と して加え、 発酵過程の pHが 6〜 9 になるよ う に pH調整をしてお く のが望ま しい。

尚、 第 5 図は本発明の方法及び装置で処理されてか ら発酵が完了する ま での処理物の経時的温度曲線であ る。

[産業上の利用可能性〗

本発明は以上のよ う に原料を機械的に加圧、 切断 · 混 練する こ と によ り温度を急激に上昇させた後、 急激に減 圧下に開放し、 空気接触のも とで微粉砕して酸素にまん べんなく 触れさせるので、 物理的、 温度的刺激によ り菌 が活性化 し、 発酵が著 し く 促進される。 こ のため、 従 来、 5〜 6ヶ月 を要していた堆肥化がわずか数日でなし 遂げられ、 しかも、 均一良質の堆肥が得られる。

ま た、 処理時間が短い う え、 悪臭の原因 と なる低温 菌、 嫌気性菌が著し く 減少されるので処理中も悪臭や汚 水の流出がなく 、 さ らに処理面積が数十分の一で済み、 排泄物をその場で処理でき るので公害防止、 生活環境の 改善に著し く 貢献できる。

さ らに、 土壌における作物の試験では、 従来のよ う に 数ケ月 を要して得られる堆肥に比較し、 ネコブ線虫に対 して良い結果が得られ、 また、 施肥後の土壌面の繁殖状 態が良いこ とが認められた。 このこ と は本発明の方法で 得られた有機肥料が数ケ月 を要した従来の堆肥よ り分解 が浅いため、 土壌に取っては養分が多く 、 土壌菌の繁殖 が良く なるために、 結果と して病原菌が抑圧され、 病害 中が減少したもので、 有機質肥料の本来の目的を達成で き る点からきわめて有用である。

Claims

請 求 の 範 囲

( 1 )畜産排泄物と セルロース含有有機物の混合物を水分 2 5 〜 7 5重量％に調整し、 これを加圧下で切断 ， 混練 し、 加圧と混練摩擦によ り 4 0 。〜 9 0 °Cに昇温させた 処理物を加圧状態から開放し、 空気との接触のも と に微 粉砕する こ と を特徴とする有機肥料の製造方法。

(2 )畜産排泄物とセルロース含有有機物の混合物を水分 2 5 % 〜 7 5 %に調整する と と もに、 発酵過程で pHが 6 乃至 9 になるよ う に pH調整剤を加えて調整し、 これを加 圧下で切断 · 混練 し、 加圧 と混練摩擦に よ り 4 0 ° 〜 9 0 °Cに昇温させた処理物を加圧状態から開放し、 空気 接触のも と に撒粉砕するこ と を特徴とする有機肥料の製 造方法。

( 3 )後部に原料投入口を有する筒状第 1 処理槽の先端部 と 、 先端に取出口を有する筒状第 2処理槽の後部と を開 閉ゲー ト を介して連通可能に連結してな り 、 前記第 1 処 理槽はその中空内部にスク リ ユ ー圧送手段と切断 · 混練 手段を具備する と と もに、 他方、 前記第 2処理槽は中空 内部に回転粉碎刃を具備しているこ と を特徴とする有機 肥料製造装置。

( 4 )切断 · 混練手段が第 1 処理槽内の回転軸に取付け ら れた複数の回転歯と 、 処理槽の円筒内へ突出 して設けら れ且つ対応する回転歯と接近も し く は摺接する複数の固 定歯からなる こ と を特徴とする請求項（3 ) 記載の有機肥 料製造装置。

(5)固定歯が円筒内への突出長さを調節可能に設けられ ている こ と をさ らに特徴とする請求項 （4)記載の有機肥 料製造装置。

(6)スク リ ユ ー圧送手段が第 1 処理槽の原料投入口から 開閉ゲー トへ原料を圧縮輸送する第 1 スク リ ューと、 開 閉ゲー ト付近に対向して設けられ、 第 1 スク リ ューと逆 方向に回転する第 2 スク リ ューからなる こ と を特徴と す る請求項 （3) 乃至 （5) 記載の有機肥料製造装置。