WO2020085433A1 - 家畜の排泄物の処理装置及びその処理方法 - Google Patents
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Abstract
家畜の排泄物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物の有機成分を分解させ、減容した乾燥物を得る減圧発酵乾燥装置（Ａ）と、前記減圧発酵乾燥装置（Ａ）の後段に配置され、得られた乾燥物を燃焼させて熱源を生成する熱源機器（４６）と、を備えている。
Description
本発明は、例えば牛や豚などの家畜の排泄物の処理装置及びその処理方法に関するものである。
従来、牛などの家畜の排泄物（糞尿）の処理については、牛舎の近傍に位置する堆肥舎にて堆肥しているが、発酵が所期通りにいかず、大量の排泄物が積み上がり、尿も染み出すなどの不具合があった。また、これら大量の堆肥を処理することは、処理コストの面でも問題があった。
本願出願人は、先に、例えば特許文献１に記載するように、有機性廃棄物をタンクなどの密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌することによって、効率的に水分を除去し乾燥させるとともに、こうして処理する有機性廃棄物に所定の微生物を添加し、有機物の発酵を促進させることができる減圧発酵乾燥装置を特許出願している。
本発明は、上述したような実情を考慮してなされたものであって、その目的は、家畜の排泄物に含まれる有機物を微生物によって効果的に分解させて、発酵を促進し、さらに、その成果物を燃料として利用する処理装置及びその処理方法を提供することにある。
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、家畜の排泄物の処理装置であって、家畜の排泄物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物の有機成分を分解させ、減容した乾燥物を得る減圧発酵乾燥装置と、前記減圧発酵乾燥装置の後段に配置され、得られた乾燥物を燃焼させて熱源を生成する熱源機器と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、減圧発酵乾燥装置により家畜の排泄物を効果的に発酵させて減容できるので、家畜の排泄物の処理コストの大幅な削減が可能である。また、減圧発酵乾燥装置で得られた成果物（乾燥物）を燃料として熱源機器で熱源を生成することが可能であるので、その成果物の有効利用により廃棄物をほとんど発生させることなく、蒸気などの熱源を生成することが可能である。
本発明において、前記減圧発酵乾燥装置は、少なくとも２基以上の一次減圧発酵乾燥機と、前記一次減圧発酵乾燥機の後段に配置され、前記一次減圧発酵乾燥機の設置基数以下の二次減圧発酵乾燥機と、を備えることが好ましい。この構成によれば、二次減圧発酵乾燥機の設置基数を減らことが可能であるので、その設置スペースを減らし、またランニングコストも抑えることが可能である。
本発明において、前記熱源機器により生成された熱源の一部は、少なくとも前記減圧発酵乾燥装置で利用されることが好ましい。この構成によれば、減圧発酵乾燥装置に設ける例えば蒸気発生ボイラーなどが不要となり、設備構成が簡単でランニングコストを抑えることができる。
本発明において、前記熱源機器の後段に配置され、生成された熱源の一部を受けて発電する発電機を備えることが好ましい。この構成によれば、生成された熱源を電気に変換することが可能である。
本発明において、前記発電機により得られた電気は、前記減圧発酵乾燥装置で利用されることが好ましい。この構成によれば、減圧発酵乾燥装置で消費する電力の一部を発電機の発電で賄うことができ、ランニングコストを抑えることができる。
本発明において、前記家畜の排泄物は家畜舎からタンク車により運搬されて、前記減圧発酵乾燥装置の密閉容器に収容されることが好ましい。この構成によれば、家畜舎から本処理装置まで遠く離れている場合であっても、コンベアなどの搬送機器を配置する必要がなく、設備構成が簡単でランニングコストを抑えることができる。
また、本発明は、家畜の排泄物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物の有機成分を分解させ、減容した乾燥物を得る減圧発酵乾燥工程と、前記減圧発酵乾燥工程で得られた乾燥物を燃焼させて熱源を生成する熱源生成工程と、を備えたことを特徴とする家畜の排泄物の処理方法であり、前記家畜の排泄物の処理装置と同じ効果を期待することができる。
本発明に係る家畜の排泄物の処理装置及びその処理方法によれば、家畜の排泄物の処理コストの大幅な削減が可能である。また、減圧発酵乾燥装置の成果物の有効利用により廃棄物をほとんど発生させることなく、熱源を生成することが可能である。さらに、設置基数の少ない二次減圧発酵乾燥機によってその設置スペースを減らし、またランニングコストも抑えることが可能である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る家畜の排泄物の処理装置を模式的に示す図、図２は、同処理装置の概略構成を示す図である。また、図３は同処理装置の具体的な全体構成を示す平面図である。
図１～図３において、１は投入ホッパーであり、処理対象である家畜の排泄物（糞尿）Ｅが貯留される。家畜は、例えば牛、豚、羊、鶏などであるが、特に限定されない。本実施形態では牛の排泄物を処理対象として説明する。投入ホッパー１には、タンク車２のタンクに収容されたスラリー状の排泄物が内蔵真空ポンプの逆回転動作により投入ホッパー１内に排出される。タンク車２は複数棟（図１では４棟）の牛舎６から牛のスラリー状の排泄物が掻き出されて貯留ホッパー７に回収されると、この貯留ホッパー７内の排泄物を内蔵真空ポンプの正回転動作により真空吸引してタンク内に吸い上げる。タンク車２が貯留ホッパー７内の排泄物をタンク内に吸い上げて投入ホッパー１に向かって搬送すると、再度、牛舎６内の牛の排泄物が貯留ホッパー７に回収されることが繰り返される。ところで、牛舎６から投入ホッパー１への運搬にタンク車２を使用しているが、牛舎６と投入ホッパー１が近い場合には、搬送コンベアを設置すれば、タンク車２を配置する必要がなくなるので、ランニングコストを抑えることができる。
前記牛舎（家畜舎）６は、全体として、例えば乳牛１０００頭を収容する規模であり、それら乳牛のスラリー状の排泄物が貯留ホッパー７に繰り返し回収される。貯留ホッパー７には、乳牛１０００頭の排泄物として、一日当たり例えば約６０トン程度の排泄物が貯留される。その排泄物は例えば含水率が８７～９０％程度である。
前記投入ホッパー１に投入された排泄物Ｅは、減圧発酵乾燥装置Ａに供給される。本実施形態では、前記減圧発酵乾燥装置Ａは、２基の一次減圧発酵乾燥機３と、一基のみの二次減圧発酵乾燥機３'とで構成されている。
前記２基の一次減圧発酵乾燥機３は、全体として、牛舎６で排泄される１日当たりの排泄量（約６０トン程度）のほぼ全てを処理し、一次乾燥物として排出する。この一次乾燥物Ｄ１は、含水率が例えば６０％程度である。なお、前記牛舎６での１日当たりの排泄量（約６０トン）や、一次乾燥物Ｄ１の含水率（約６０％程度）は、例示であって、牛舎６での１日当たりの排泄量を所定含水率の一次乾燥物Ｄ１として確実に排出し得るように、一次減圧発酵乾燥機３の設置基数を適宜選択すれば良い。
前記減圧発酵乾燥装置Ａには２基の一次減圧発酵乾燥機３を設けているが、同じ構成であるので、その一つについて説明する。図４は、前記一次減圧発酵乾燥機３の概略構成を模式的に示す図である。２基の一次減圧発酵乾燥機３には、図１～図３に示すように、投入ホッパー１から投入コンベア１１及びその他端に位置する振分けコンベア１２を経て排泄物Ｅが分配される。前記投入コンベア１１には、図３に示すように、投入ホッパー１内の排泄物Ｅを下部から斜め上方に搬出するために、コンベア内にスクリュー１１ａを設けている。前記一次減圧発酵乾燥機３は、前記振分けコンベア１２から供給される排泄物Ｅを収容する密閉容器として、図４に示すように、内部を大気圧以下に保持するように気密に形成された略円筒状のタンク（耐圧タンク）（密閉容器）３０を備えている。このタンク３０の周壁部には、加熱ジャケット３１が設けられ、後述するバイオマスボイラー４６で発生した加熱用蒸気が加熱ジャケット３１に供給されるようになっている。なお、バイオマスボイラー４６から供給される蒸気の温度は、例えば１４０℃程度が好ましい。なお、前記投入コンベア１１及び振分けコンベア１２には一次減圧発酵乾燥機３の減圧により、吸引効果も合わせて作用しており、スラリー状の排泄物Ｅを搬送し易くしている。
また、前記加熱ジャケット３１に取り囲まれるようにして、タンク３０の内部にはその長手方向（図４の左右方向）に延びる撹拌シャフト３２が設けられている。撹拌シャフト３２は、電動モータ３２ａによって所定の回転速度で回転される。撹拌シャフト３２には、その軸方向に離間して複数の撹拌板３２ｂが設けられており、これら撹拌板３２ｂによって、排泄物Ｅが撹拌されるとともに、排泄物Ｅから一次発酵乾燥処理された一次乾燥物Ｄ１がタンク３０の長手方向に送られるようになっている。
前記タンク３０の上部には排泄物Ｅの投入口３０ａが設けられており、この投入口３０ａから投入された排泄物Ｅが、加熱ジャケット３１によって加熱されながら、撹拌シャフト３２の回転によって撹拌される。そして、所定時間経過した後、前記一次乾燥物Ｄ１がタンク３０の後壁下部に設けられた排出部３０ｂから排出される。なお、電動モータ３２ａの代わりに、油圧モータを用いてもよい。
前記タンク３０の上部には、加熱された排泄物Ｅから発生する蒸気を凝縮部３３へ案内する案内部３０ｃが突設されている。前記案内部３０ｃを介して連通路３４に支持された凝縮部３３の内部には、１対のヘッド３３ａによって支持された複数の冷却管３３ｂを備えており、これら複数の冷却管３３ｂと、クーリングタワー８との間には、冷却水経路８０が設けられている。本実施形態では、凝縮部３３は、タンク３０の長手方向に沿って平行に延びており、案内部３０ｃの後方側に凝縮部３３が配置されている。なお、クーリングタワー８は、図４の模式図では１台のみを描いているが、図３の具体的平面図では、一次減圧発酵乾燥機３一基につき、クーリング効果を上げるため２台を設置しており、クーリングタワー８は合わせて計４台設置している。
そして、凝縮部３３において冷却管３３ｂ内を流通し、高温の蒸気との熱交換によって温度が上昇した冷却水は、図４に模式的に矢印で示すように冷却水経路８０を流通してクーリングタワー８の受水槽８１に流入する。クーリングタワー８には、その受水槽８１から冷却水を汲み上げる汲み上げポンプ８２と、汲み上げた冷却水を噴射するノズル８３とが設けられている。このノズル８３から噴射された冷却水は、流下部８４を流下する間にファン８５からの送風を受けて温度が低下し、再び受水槽８１に流入するようになっている。
クーリングタワー８で冷却された冷却水は、冷却水ポンプ８６によって送水され、冷却水経路８０によって凝縮部３３に送られて、再び複数の冷却管３３ｂ内を流通する。そして、上述のようにタンク３０の内部で発生した蒸気との熱交換によって温度が上昇した後に、再び冷却水経路８０を流通して、クーリングタワー８の受水槽８１に流入する。つまり、冷却水は凝縮部３３とクーリングタワー８との間の冷却水経路８０を循環する。
上述のように循環する冷却水の他に、クーリングタワー８では、加熱された排泄物Ｅから発生する蒸気が凝縮部３３において凝縮した凝縮水も注水される。なお、図示しないが凝縮部３３の下方に、高温の蒸気と熱交換することによって生成した凝縮水が集められるようになっている。
さらに、前記凝縮部３３には、連通路３５を介して真空ポンプ３６が接続され、タンク３０内を減圧するようになっている。すなわち、真空ポンプ３６の作動によって、連通路３５を介して凝縮部３３から空気及び凝縮水が吸い出され、さらに連通路３４及び案内部３０ｃを介してタンク３０内の空気及び蒸気が吸い出される。こうして、凝縮部３３からは凝縮水が真空ポンプ３６に吸い出され、この真空ポンプ３６から導水管によって、クーリングタワー８の受水槽８１に導かれる。なお、前記連通路３４には、開閉バルブ３０ｄが設けられており、一次減圧発酵乾燥機３を停止している際には、その内部から空気などが吸引されないようにしている。
こうしてクーリングタワー８の受水槽８１に導かれた凝縮水は、冷却水と混ざり合って上述のように汲み上げポンプ８２に汲み上げられ、ノズル８３から噴射された後に、流下部８４を流下しながら冷却される。なお、凝縮水には、タンク３０内に添加されたものと同じ微生物が含まれており、この凝縮水に含まれる臭気成分等が分解されているので、ファン８５にて排気される空気の臭気はタンク外部へ発散しないようになっている。
前記構成の一次減圧発酵乾燥機３の作動について説明すると、タンク３０内に収容された排泄物Ｅは、加熱ジャケット３１に供給される加熱用蒸気によって加熱されながら、撹拌シャフト３２の回転に伴い撹拌される。そして、タンク３０内を取り囲む加熱ジャケット３１による外側からの加熱と、撹拌シャフト３２などによる内側からの加熱とを受けて、タンク３０内に収容された排泄物Ｅが効果的に昇温されるとともに、撹拌シャフト３２によって排泄物Ｅが撹拌される。加えて、真空ポンプ３６の作動によって減圧されているため、タンク３０内では沸点が低下し、微生物によって排泄物Ｅの有機成分の分解が促進される温度領域で水分が蒸発する。
なお、一次減圧発酵乾燥機３による減圧発酵乾燥工程では１工程（１サイクル）は、例えば２４時間であることが好ましく、まず３０分かけて排泄物Ｅが投入され、２３時間かけて排泄物Ｅの有機成分を分解させる発酵工程と同時に、排泄物Ｅを乾燥させる乾燥工程とを設け、さらに３０分かけて一次乾燥物Ｄ１（含水率６０％程度）を排出している。その間、タンク３０内を－０．０６～－０．０７ＭＰａ（ゲージ圧；以下、ゲージ圧は省略する）に減圧すると、タンク３０内の水分温度は７６～６９℃（飽和蒸気温度）に維持される。その結果、排泄物Ｅは、後述する微生物によって、一次発酵分解乾燥が促進される。
次に、前記一次減圧発酵乾燥機３から二次減圧発酵乾燥機３'への一次乾燥物Ｄ１の搬送について説明する。前記一次減圧発酵乾燥機３のそれぞれの排出部３０ｂには、搬出分岐コンベア１３が接続されており、これら２つの搬出分岐コンベア１３は一つの搬出集合コンベア１４に集合されている。この搬出集合コンベア１４は直角に方向転換している。なお、前記搬出分岐コンベア１３及び搬出集合コンベア１４は、粘性のある一次乾燥物Ｄ１を搬出するために、図３に示すようにスクリューコンベアが採用されている。
前記搬出集合コンベア１４は、図３に示すように、図中右方向に延びた後に下方に折れ曲がって、二次投入ホッパー４０の上方から一次乾燥物Ｄ１が投入されるように接続されている。このようにして、一次乾燥物Ｄ１は一次減圧発酵乾燥機３から二次投入ホッパー４０に一旦、貯留される。二次投入ホッパー４０の底部は、先細りのように傾斜して二列の二次搬送コンベア１７が底部に配設されており、この二次搬送コンベア１７を駆動することにより、一次乾燥物Ｄ１が二次投入ホッパー４０の底部から外方（図３中下方）に搬出される。さらに、二次投入ホッパー４０の図３中下方には、同図中で左右方向に延びる二次搬出コンベア１８が接続されている。二次搬出コンベア１８の一端（図３中右端）には、二次投入ホッパー４０に沿って配置した二次投入コンベア１９、及びこの端部に接続された方向転換コンベア２０が接続され、この方向転換コンベア２０を経て二次投入ホッパー４０内の一次乾燥物Ｄ１が二次減圧発酵乾燥機３'に投入される。そして、所定時間経過した後、二次減圧発酵乾燥機３'の排出部３０'ｂから二次乾燥物Ｄ２を排出することができる。なお、二次搬出コンベア１８の他端側（図３中左端側）には、粘性のある一次乾燥物Ｄ１を搬送する排出分岐コンベア２１が配置されており、この二次搬出コンベア１８を逆転してその他端から排出分岐コンベア２１を介して粘性のある一次乾燥物Ｄ１をダンプ車４１の荷台に搬出可能である。
前記二次減圧発酵乾燥機３'は、一次減圧発酵乾燥機３とほぼ同じ構成であるので、同一符号に「'」を付して、その構成の詳細な説明を省略する。なお、二次減圧発酵乾燥機３'は、図３に示したように、クーリングタワー８'を１台のみ備えている。
前記二次減圧発酵乾燥機３'による減圧発酵乾燥処理の工程もほぼ前記一次減圧発酵乾燥機３と同様の減圧発酵乾燥処理工程であり、まず３０分かけて一次乾燥物Ｄ１をタンク３０'内に投入し、前記と同様に２３時間かけて一次乾燥物Ｄ１の未発酵分の有機物を発酵させ、さらに乾燥させることになる。その間、タンク３０'内を－０．０９～－０．１０ＭＰａに減圧すると、タンク３０'内の水分温度は４６～４２℃（飽和蒸気温度）に維持される。その結果、一次乾燥物Ｄ１は、後述する微生物によって、二次発酵分解乾燥が促進される。そして、二次減圧発酵乾燥機３'の排出部３０'ｂから二次乾燥物Ｄ２(含水率１５％程度)を排出させることができる。
そして、そのような乾燥処理を行う際に、タンク３０，３０'内の有機物に添加する微生物としては、例えば特許文献２に記載されているように、複数種類の土着菌をベースとし、これを予め培養した複合有効微生物群が好ましく、通称、SHIMOSE １／２／３群がコロニーの中心になる。
なお、SHIMOSE １は、FERM BP-7504（経済産業省産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所特許微生物寄託センター（日本国茨城県つくば市東１丁目１－３）に、２００３年３月１４日に国際寄託されたもの）である。また、SHIMOSE ２は、FERM BP-7505（SHIMOSE １と同様に国際寄託されたもの）、塩に耐性を有するピチアファリノサ（Pichiafarinosa）に属する微生物であり、SHIMOSE ３は、FERM BP-7506（SHIMOSE １と同様に国際寄託されたもの）、スタフィロコッカス（Staphylococcus）に属する微生物である。
ここで、前記一次減圧発酵乾燥機３による有機物の減圧発酵乾燥処理の手順について説明する。まず、投入ホッパー１に収容された排泄物Ｅを一次減圧発酵乾燥機３のタンク３０の投入口３０ａに投入する。そして、タンク３０内を大気圧状態で密閉する。
その後、タンク３０内の排泄物Ｅに所定の微生物を添加した後に、真空ポンプ３６近傍に設けた大気開放バルブ３６ａを閉じてタンク３０内を密閉する。そして、タンク３０内を減圧下で加熱し、その内部に収容した排泄物Ｅの有機成分を一次発酵乾燥させる。すなわち、後述するバイオマスボイラー４６から加熱用蒸気を供給し、タンク３０内を加熱する。
そうして、加熱用蒸気によってタンク３０内を加熱するとともに、撹拌シャフト３２を所定の回転速度（例えば、８ｒｐｍ程度）で回転させ、さらに、真空ポンプ３６の作動によってタンク３０内を減圧し、これにより、タンク３０内の温度が微生物の活動至適環境となり、微生物による有機物の有機成分の分解が好適に促進される。なお、撹拌シャフト３２の回転速度（８ｒｐｍ）は一例であって、有機物の有機成分の分解が可能であれば他の値であってもよい。
このようにしてタンク３０内の温度及び圧力を維持しつつ、所定の時間が経過した場合、真空ポンプ３６及びバイオマスボイラー４６からの加熱用蒸気の供給を停止し、大気開放バルブ３６ａを開放して大気圧状態とする。一方、撹拌シャフト３２を逆回転させ、タンク３０の排出部３０ｂの蓋を開いて、タンク３０から一次乾燥物Ｄ１を排出する。このとき、タンク３０から排出される一次乾燥物Ｄ１は減容されている。
次に、前記二次投入ホッパー４０内の一次乾燥物Ｄ１が二次減圧発酵乾燥機３'に投入される。その一次乾燥物Ｄ１の二次減圧発酵乾燥処理の手順は、ほぼ一次減圧発酵乾燥処理と同じであるので、その詳細については省略する。このようにして、前記二次減圧発酵乾燥機３'の排出部３０'ｂから二次乾燥物Ｄ２を排出することができる。この二次乾燥物Ｄ２は一次乾燥物Ｄ１よりもさらに減容されている。
そして、前記二次減圧発酵乾燥機３'には、図３中で下方に延びる二次乾燥物搬出コンベア２２、及びその下端に接続された方向転換コンベア２４を経てバイオマス燃料貯留ホッパー４５が接続されており、二次減圧発酵乾燥機３'により得られた二次乾燥物Ｄ２がバイオマス燃料としてバイオマス燃料貯留ホッパー４５に一旦、貯留される。なお、前記二次乾燥物搬出コンベア２２及び方向転換コンベア２４には、それぞれ、二次減圧発酵乾燥機３'のタンク３０'下部の排出部３０'ｂから排出される二次乾燥物Ｄ２を、排出部３０'ｂよりも高い位置に搬送するように、スクリューコンベアから成っている。また、二次乾燥物搬出コンベア２２の端部（図３中で下端部）には、二次搬出分岐コンベア２５が接続され、この、二次搬出分岐コンベア２５により、二次乾燥物Ｄ２をダンプ車４１の荷台に排出可能である。
前記ダンプ車４１は、二次減圧発酵乾燥機３'から排出された二次乾燥物Ｄ２や、前記二次投入ホッパー４０に貯留された一次乾燥物Ｄ１を牛舎６まで搬送し、牛舎６内に溜まった排泄物Ｅ、さらにはその牛舎６近傍に堆肥舎が存在する場合にはその堆肥舎内に溜まった排泄物に、二次乾燥物Ｄ２や一次乾燥物Ｄ１を撒くことによって、それら排泄物の発酵を促進させて、それら排泄物を減容化することが可能である。
前記バイオマス燃料貯留ホッパー４５には、図３中で上方に延びるバイオマス燃料搬出コンベア２６、及びこの燃料搬出コンベア２６から図３中で斜め左方に延びるバイオマス燃料用方向転換コンベア２７を経てバイオマスボイラー４６が接続される。前記バイオマス燃料搬出コンベア２６には、その一端（図３中で下端）がバイオマス燃料貯留ホッパー４５内の底部のバイオマス燃料（二次乾燥物Ｄ２）をその底部から上部にまで搬送するスクリュー２６ａが配置されている。
前記バイオマスボイラー４６は、前記二次減圧発酵乾燥機３'により得られた二次乾燥物Ｄ２をバイオマス燃料として燃焼させて、熱源としての蒸気を生成するものである。従って、このバイオマスボイラー４６では、前記二次減圧発酵乾燥機３'による二次減圧発酵乾燥工程で得られた二次乾燥物Ｄ２をバイオマス燃料として燃焼させて、蒸気（熱源）を生成する熱源生成工程を行う。
前記バイオマスボイラー４６は、二次減圧発酵乾燥機３'の図３中右方に配置され、その図３中の下端部にはバイオマス燃料を貯留する貯留部４６ａが設けられている。バイオマスボイラー４６は、貯留部４６ａに貯留されたバイオマス燃料が燃焼炉４６ｂに投入されて、燃焼炉４６ｂ内で燃焼させ、燃焼ガスを発生させる。一方、バイオマスボイラー４６には、水通路５１を経て供給される水が燃焼炉４６ｂ回りに流通しており、この水が前記燃焼炉４６ｂ内で発生した燃焼ガスによって加熱されて、高温高圧の蒸気が発生する。発生する蒸気の温度は例えば１８５℃程度である。バイオマスボイラー４６には、バイオマス燃料の燃焼後の灰を搬出する灰搬出コンベア５２が接続されている。
前記バイオマスボイラー４６で発生した蒸気の一部は、図１に示したように、前記２基の一次減圧発酵乾燥機３に供給されて、その各一次減圧発酵乾燥機３のタンク３０の加熱ジャケット３１を流通し、タンク３０内を加熱する。従って、二次減圧発酵乾燥機３'により排出した二次乾燥物Ｄ２を利用して、各一次減圧発酵乾燥機３内で必要な排泄物Ｅの加熱用蒸気を生成することができるので、本家畜の排泄物の処理装置全体でのランニングコストの低減化が可能である。なお、バイオマスボイラー４６で発生した蒸気を二次減圧発酵乾燥機３'で利用しても良いのは勿論である。
さらに、前記バイオマスボイラー４６には、発生した蒸気の残りが流通する蒸気通路５０を介して蒸気タービン発電機４７が接続されている。蒸気タービン発電機（発電機）４７は、図示しないが、内部に蒸気タービンを有し、この蒸気タービンの羽根車に向けて前記バイオマスボイラー４６から蒸気通路５０を経た高温高圧の蒸気を流すことによって、蒸気タービンを高速回転させて、発電する。蒸気タービン発電機４７には、図３に示したように、蒸気配管４８ａを介して熱交換器４８が接続されている。熱交換器４８は、蒸気タービン発電機４７から蒸気配管４８ａを経て供給される加熱用蒸気を冷却する。冷却された復水は、図示しないが、例えばバイオマスボイラー４６に戻され、排泄物Ｅの加熱用蒸気の生成用に供される。なお、前記燃焼炉４６ｂの排気ガスは、排気ガス処理機５３を経て環境汚染のない状態にして大気に放出される。
前記蒸気タービン発電機４７で発電された電力は、図１に示すように、２基の一次減圧発酵乾燥機３に供給される。従って、前記蒸気タービン発電機４７で発電した電力を前記一次減圧発酵乾燥機３での使用電力の一部に利用でき、本家畜の排泄物の処理装置全体でのランニングコストの一層の低減化が可能である。なお、蒸気タービン発電機４７で発電された電力を二次減圧発酵乾燥機３'で利用しても良いし、さらに余剰電力は、その他の機器に供給され、さらにまだ余剰電力があれば電力会社に売電することも可能である。
このように、本実施形態では、減圧発酵乾燥装置Ａの２基の一次減圧発酵乾燥機３及び１基の二次減圧発酵乾燥機３'によって、牛舎６から排泄される排泄物Ｅ（一日当たり６０トン、含水率８７～９０％）を発酵させて、大きく減容された二次乾燥物Ｄ２（含水率１５％程度）に処理可能である。しかも、前記二次乾燥物Ｄ２は、バイオマス燃料としてバイオマスボイラー４６で燃焼され、灰となり、わずかの産業廃棄物しか発生しないので、その処理費用は少なくなる。しかも、牛舎６や堆肥舎で排泄される排泄物Ｅの全てを灰にできるので、堆肥舎が不要となり、その堆肥舎の敷地を牛舎として、乳牛を増頭することが可能になる。
また、二次減圧発酵乾燥機３'では、２基の一次減圧発酵乾燥機３で既に減容された一次乾燥物Ｄ１を対象として発酵及び乾燥させるので、二次減圧発酵乾燥機３'の設置基数を一次減圧発酵乾燥機３の基数よりも減らことが可能である。従って、減圧発酵乾燥装置Ａの設置スペースを減らし、またランニングコストを抑えることが可能である。なお、今回開示した実施形態では、一次減圧発酵乾燥機３を２基、二次減圧発酵乾燥機３'を１基として説明しているが、排泄物の処理量により、これらの設置基数は適宜選択できる。
さらに、二次減圧発酵乾燥機３'から排出された二次乾燥物Ｄ２をバイオマス燃料としてバイオマスボイラー４６で利用して、一次減圧発酵乾燥機３のタンク３０の加熱用熱源として蒸気を生成することができるので、廃棄物をほとんど発生させることなく、熱源（蒸気）を生成することが可能である。
今回、開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、前記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、請求の範囲と均等の意味範囲内での全ての変更が含まれる。
この出願は、２０１８年１０月２５日に日本で出願された特願２０１８－２００６５９号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
本発明は、家畜の排泄物の処理装置及びその処理方法に利用することができる。
２ タンク車
６ 牛舎（家畜舎）
Ａ 減圧発酵乾燥装置
３ 一次減圧発酵乾燥機
３' 二次減圧発酵乾燥機
３０ タンク（密閉容器）
４６ バイオマスボイラー（熱源機器）
４７ 蒸気タービン発電機（発電機）
６ 牛舎（家畜舎）
Ａ 減圧発酵乾燥装置
３ 一次減圧発酵乾燥機
３' 二次減圧発酵乾燥機
３０ タンク（密閉容器）
４６ バイオマスボイラー（熱源機器）
４７ 蒸気タービン発電機（発電機）
Claims (7)
- 家畜の排泄物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物の有機成分を分解させ、減容した乾燥物を得る減圧発酵乾燥装置と、
前記減圧発酵乾燥装置の後段に配置され、得られた乾燥物を燃焼させて熱源を生成する熱源機器と、を備えた
ことを特徴とする家畜の排泄物の処理装置。 - 請求項１に記載の家畜の排泄物の処理装置において、
前記減圧発酵乾燥装置は、
少なくとも２基以上の一次減圧発酵乾燥機と、
前記一次減圧発酵乾燥機の後段に配置され、前記一次減圧発酵乾燥機の設置基数以下の
二次減圧発酵乾燥機と、を備えた
ことを特徴とする家畜の排泄物の処理装置。 - 請求項１又は２に記載の家畜の排泄物の処理装置において、
前記熱源機器により生成された熱源の一部は、前記減圧発酵乾燥装置で利用される
ことを特徴とする家畜の排泄物の処理装置。 - 請求項１～３の何れか１項に記載の家畜の排泄物の処理装置において、
前記熱源機器に接続され、生成された熱源の一部を受けて発電する発電機を備えた
ことを特徴とする家畜の排泄物の処理装置。 - 請求項４に記載の家畜の排泄物の処理装置において、
前記発電機により得られた電気は、前記減圧発酵乾燥装置で利用される
ことを特徴とする家畜の排泄物の処理装置。 - 請求項１～５の何れか１項に記載の家畜の排泄物の処理装置において、
前記家畜の排泄物は家畜舎からタンク車により運搬されて、前記減圧発酵乾燥装置の密閉容器に収容される
ことを特徴とする家畜の排泄物の処理装置。 - 家畜の排泄物を密閉容器に収容し、減圧下において所定の温度範囲に加熱しながら撹拌するとともに、微生物を利用して有機物の有機成分を分解させ、減容した乾燥物を得る減圧発酵乾燥工程と、
前記減圧発酵乾燥工程で得られた乾燥物を燃焼させて熱源を生成する熱源生成工程と、を備えた
ことを特徴とする家畜の排泄物の処理方法。
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