(57)【要約】【課題】比較的大型の発酵槽内に、有機廃棄物等を完全に充填可能とすること。【解決手段】熟成土壌を生産するための密閉式プラントであって、底壁及び三側壁を有し、上部及び前部が開口する発酵槽１と、発酵槽１の上部を閉じるための開閉自在な屋根部２０，２１，２２と、発酵槽１の前部を閉じるための扉部３０，３１，３２，３３と、発酵槽１内の空気を循環させる空気循環機構とを備え、扉部３０，３１，３２，３３は、上下方向に複数に分割された多段式扉で構成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熟成土壌を生産するための密閉式プラントであって、底壁及び三側壁を有し、上部及び前部が開口する発酵槽と、前記発酵槽の上部を閉じるための開閉自在な屋根部と、前記発酵槽の前部を閉じるための扉部と、前記発酵槽内の空気を循環させる空気循環機構とを備え、前記扉部は、上下方向に複数に分割された多段式扉で構成されていることを特徴とする熟成土壌生成用プラント。
【請求項２】
前記発酵槽はビニールで被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項３】
前記屋根部に付着した結露水を受けるための樋と、前記樋を通じて前記結露水を前記発酵槽の外へ排水する手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラント。
【請求項４】
前記発酵槽が、長手方向に分割された複数のプレキャストコンクリート製筐体を結合してなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜産から排出される廃棄物等の有機廃棄物を好気性発酵菌により発酵又は熟成処理して熟成土壌を生成するためのプラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機廃棄物を発酵処理するための装置として、一般に、開放式の発酵槽が用いられている。この開放式の装置では、発酵処理に伴う異臭（アンモニア臭やメタン臭等）の発生により、周辺環境の悪化を招くおそれがある。この周辺環境の悪化を防止するために、消臭装置や脱臭設備等が必要となり、コスト増加の問題がある。
【０００３】
そこで、密閉式の発酵槽を用いた装置が提供されている（特許文献１乃至３参照）。この密閉式の装置は、発酵槽内を空気循環によって好気雰囲気に保持することにより、周辺環境における異臭（アンモニア臭等）の発生を防止すると共に、良好な発酵処理を行うものである。この密閉式の装置は、小型のものが主であった。
【０００４】
ところで、本発明者等は、農家が耕作面積に合わせて必要な熟成土壌を自身で生成する、という方法（モデル）を発案した。この方法によれば、近隣の畜産農家から排泄物（有機廃棄物）を取得し、これを好気性発酵菌により発酵処理して熟成土壌を生成するものである。そして、この熟成土壌と現状土壌とを混ぜることにより、農業生産物の品質及び収穫高を向上させるものである。
【０００５】
上記の方法によれば、大量の有機廃棄物を短期間且つ確実に発酵処理しなければならないため、比較的大型の装置（発酵槽）を用いる。しかし、従来の装置は、小型であるため、大型の発酵槽には適さない構造になっている。特に、大型発酵槽内に有機廃棄物等を充填、密閉して、大量の熟成土壌を生成することにより、発酵処理の効率化等を図るが、従来の装置では、有機廃棄物等を完全に充填して、一度に大量の熟成土壌を発酵処理が優れた状態で生成することが難しい。
【特許文献１】特開平７−３０８６５６号公報
【特許文献２】特開平６−１２８０６８号公報
【特許文献３】特開昭６０−４８１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、比較的大型の発酵槽内に、有機廃棄物等を完全に充填可能な熟成土壌生成用プラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明に係る熟成土壌生成用プラントは、熟成土壌を生産するための密閉式プラントであって、底壁及び三側壁を有し、上部及び前部が開口する発酵槽と、発酵槽の上部を閉じるための開閉自在な屋根部と、発酵槽の前部を閉じるための扉部と、発酵槽内の空気を循環させる空気循環機構とを備え、扉部は、上下方向に複数に分割された多段式扉で構成されている。
【０００８】
好ましくは、発酵槽はビニールで被覆されている。
【０００９】
更に好ましくは、屋根部に付着した結露水を受けるための樋と、樋を通じて結露水を発酵槽の外へ排水する手段とを備えている。
【００１０】
更に好ましくは、発酵槽が長手方向に分割された複数のプレキャストコンクリート製筐体を結合してなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る熟成土壌生成用プラントは、上記のように、発酵槽の前部を閉じる扉部が、上下方向に分割した多段式構造になっている。そして、発酵槽の上部が、屋根部で開閉可能に構成されている。このように構成することによって、有機廃棄物等を発酵槽内に充填する際に、最下段の扉部から上方の扉部を順に閉じながら、有機廃棄物等を搬入することにより、有機廃棄物の堆積状態を前方から確認しつつ供給できるので、比較的大型の発酵槽でも、発酵槽内に有機廃棄物を完全に充填することができる。このように、有機廃棄物等を完全に充填して、発酵槽の内部空間における空気層をできるだけ少なくすることにより、発酵処理を著しく向上させることができる。
【００１２】
又、発酵槽をビニールで覆うことにより、発酵槽から若干漏れる異臭（アンモニア臭等）を周辺環境に流出しないようにできる。この場合、発酵槽の上部をビニールで覆うので、有機廃棄物を発酵槽に充填する際、発酵槽上方から有機廃棄物の堆積状態を確認することは難しい。そこで、上記のように、多段式扉で構成することにより、有機廃棄物の堆積状態を発酵槽前方から確認して、発酵槽内に確実に充填できる。
【００１３】
更に、本発明のプラントは、屋根部に付着した結露水を受けるための樋と、この樋を通じて結露水を発酵槽の外へ排水する手段とを備えている。屋根に付着した結露水は、発酵処理を遅延させる余剰水であると共に、不純物が多く含まれているので、結露水を発酵槽の外へ排水することにより、良質な熟成土壌を生成することができる。
【００１４】
そして、本発明のプラントにおいて、発酵槽は、長手方向に分割した比較的小型のプレキャストコンクリート製筐体を結合して構成されている。これにより、狭い道路を通じてプラントを建設する場合でも、各筐体を搬送して、設置場所にて、各筐体を結合することにより発酵槽を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づき、本発明に係る熟成土壌生成用プラントについて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る熟成土壌生成用プラントの全体構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。図１に示すように、熟成土壌生成用プラント（以下、「プラント」という。）は、発酵槽１を備えている。本実施形態において、発酵槽１は、幅２ｍ程度、高さ２ｍ程度、長さ４ｍ程度である。発酵槽１は、上部及び前部が開口している。プラントは、発酵槽１の上部を閉じるための開閉自在な屋根部２と、発酵槽１の前部を閉じるための扉部３とを備えている。そして、プラントは、屋根部２及び扉部３を閉じることにより、発酵槽１が密閉状になるよう構成されている。
【００１７】
発酵槽１は、長手方向に分割されており、第１筐体１０、第２筐体１１及び第３筐体１２とからなる。第１筐体１０は、底壁１０ａ、左側壁１０ｂ及び右側壁１０ｃを備えている。同様に、第２筐体１１は、側壁１１ａ、左側壁１１ｂ及び右側壁１１ｃを備えている。第３筐体１２は、底壁１２ａ、左側壁１２ｂ及び右側壁１２ｃの外に、更に、後側壁１２ｄを備えている。
【００１８】
第１〜第３筐体１０〜１２は、プレキャストコンクリート製である。そして、各筐体１０〜１２を長手方向に連結金具等により結合することにより、発酵槽１が構成される。従って、狭い道路を通じてプラントを建設する場合でも、各筐体１０〜１２を搬送して、設置場所において、各筐体１０〜１２を結合することにより、発酵槽１を形成することができる。
【００１９】
屋根部２は、各筐体１０〜１２に対応して、発酵槽１の長手方向に分割されており、第１屋根部２０、第２屋根部２１及び第３屋根部２２とからなる。従って、第１筐体１０に第１屋根部２０が、第２筐体１１に第２屋根部２１が、第３筐体１２に第３屋根部２２が夫々設けられている。各屋根部２０〜２２は、夫々が独立して開閉自在に構成されている。発酵槽１は、比較的大型で長手方向に長尺なので、屋根部２の開閉時における撓み等を防止するため、各屋根部２０〜２２に分割されている。又、扉部３は、後述で詳細に説明するが、発酵槽１の上下方向に分割されており、第１扉部３０、第２扉部３１、第３扉部３２及び第４扉部３３で構成されている。各扉部３０〜３３は、各自独立に開閉自在に構成されている。
【００２０】
発酵槽１は、内部に有機廃棄物等が収納される。そして、屋根部２及び扉部３を閉じて、発酵槽１を密閉状にすることにより、有機廃棄物等を発酵処理して、熟成土壌を生成する。その際、異臭（アンモニア臭やメタン臭等）が発生するので、密閉した発酵槽１から若干漏れる異臭で周辺環境に悪影響を及ぼさないよう、発酵槽１はビニール４で被覆されている。
【００２１】
図２は、プラントを前方から観た正面図である。扉部３は、最下段が第１扉部３０で構成されている。第１扉部３０は、右扉３０ａ及び左扉３０ｂからなる。右扉３０ａは、ヒンジ部３０ｃを介して、発酵槽１の右側壁１０ｃに連結されている。左扉３０ｂは、ヒンジ部３０ｄを介して、発酵槽１の左側壁１０ｂに連結されている。従って、第１扉部３０は、左右扉３０ａ，３０ｂが中央から両側へ（図面の手前側に）開くように構成されている。そして、第１扉部３０は、左右扉３０ａ，３０ｂを中央の連結部材３０ｅで連結される。この連結部材３０ｅを連結、解除することにより、第１扉部３０は開閉状態に構成される。
【００２２】
第１扉部３０から上方へ順に、第２扉部３１、第３扉部３２及び第４扉部３３が配置されている。第２〜第４扉部３１〜３３は、上述した第１扉部３０と同様に構成され、左右扉、ヒンジ部、連結部材を備え、中央から両側へ開閉自在になっており、詳細な説明は省略する。
【００２３】
第１〜第３扉部３０〜３２全体の高さが、発酵槽１の左右側壁１０ｂ〜１２ｂ，１０ｃ〜１２ｃの高さと一致する。屋根部２は、閉じた状態において、点線で示すように、その両端が左右側壁１０ｂ〜１２ｂ，１０ｃ〜１２ｃに当接され、その中央が突出している。従って、第１〜第３扉部３０〜３２を閉じても、屋根部２の中央突出部分によって、開口部が形成されるので、この開口を閉じるための第４扉部３３が設けられている。これにより、第１〜第４扉部３０〜３３は、発酵槽１の底壁１０ａ〜１２ａから屋根部２上端（中央突出部）までを閉塞する。従って、右側壁１０ｃ上端に右嵩上げ部１０ｄが、左側壁１０ｂ上端に右嵩上げ部１０ｅが設けられており、各嵩上げ部１０ｄ，１０ｅは、屋根部２の上端まで延びており、第４扉部３３を開閉自在に支持している。尚、後側壁１２ｄも、発酵槽１を密閉するために、底壁１０ａ〜１２ａから屋根部２の上端（中央突出部）までの高さで構成されている。
【００２４】
図３は、図１（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。第１屋根部２０は、その左端がヒンジ部２０４を介して、第１筐体１０の左側壁１０ｂ上端に連結されている。第１屋根部２０は、閉じたい状態において、その右端が、第１筐体１０の右側壁１０ｃ上端に当接する。第１屋根部２０は、２段に屈曲しており、右部２０ａが水平に対して約３０度傾斜し、左部２０ｂが水平に対して約４５度傾斜し、中央部が水平に対して約９度傾斜している。
【００２５】
第１筐体１０の上部には、コ字状の支持部材２００が設けられている。支持部材２００は、角パイプ部材を連結して構成されている。支持部材２００の上片及び左側片の夫々に、滑車部２０１，２０１が設けられている。第１筐体１０の左側壁１０ｂ上端には、ワイヤー巻取部２０２が設けられている。第１屋根部２０は、右部２０ａと中央部２０ｃとの接続部の上部に、連結金具２０５が設けられている。
【００２６】
そして、ワイヤーロープ２０３が連結金具２０５に連結されており、滑車部２０１，２０１を介して、ワイヤー巻取部２０２に接続されている。ワイヤー巻取部２０２は、動力源としてモータ（図示略）が接続されており、このモータの正逆回転によって、ワイヤーロープ２０３を巻取り及び巻き出して、第１屋根部２０が、ヒンジ部２０４を中心に回転し（矢印方向）、開閉自在に構成されている（二点鎖線参照）。
【００２７】
第２及び第３筐体１１，１２に関しても、上記した第１屋根部２０と同様の構成の、第２及び第３屋根部２１，２２が設けられており、夫々２１，２２を開閉するための支持部材２１０，２２０等が設けられている（図１参照）。
【００２８】
発酵槽１は、左右側壁１０ｂ〜１２ｂ，１０ｃ〜１２ｃの夫々の上部内側に、樋５，５が設けられている。樋５，５は、発酵槽１全体に渡って長手方向に延設されている。そして、発酵槽１内における有機廃棄物等の発酵処理により、水蒸気が屋根部２の内側に付着して結露し、この結露水が屋根部２内側を通じて樋５，５に流れるよう構成されている。そして、樋５，５は、発酵槽１の後方に向けて下降傾斜しており、結露水が後方へ流れるようになっている。
【００２９】
発酵槽１は、底壁１０ａ〜１２ａに４本の送気管６が配されている。各送気管６は、発酵槽１の長手方向に渡って延設されている。各送気管６は、内部に空気が送られるよう構成されており、下部に複数の孔（図示略）が設けられている。そして、空気は、各送気管６における上記の孔から下方へ送気され、底面に衝突して上方へ流出し、発酵槽１の内部へ送られるようになっている。これにより、有機廃棄物の発酵処理が促進される。そして、送気管６は、有機廃棄物で埋設されないように、蓋部６５が被せられている。尚、蓋部６５は、送気可能なよう構成されている。
【００３０】
図４は、プラントの後方を示す図であって、（ａ）は背面図、（ｂ）は一部断面側面図である。発酵槽１は、後側壁１２ｄ上部を貫通する吸気パイプ６０が設けられている。更に、発酵槽１は、前述の各送気管６に接続された送気パイプ６１を備えている。吸気パイプ６０及び送気パイプ６１は、通過タンク６３を介して接続されている。
【００３１】
送気パイプ６１には、ブロア６２が設けられている。ブロア６２の駆動により、送気パイプ６１を通じて各送気管６から発酵槽１内へ空気が送り込まれ、更に、発酵槽１内へ送り込まれた空気が、吸気パイプ６０及び通過タンク６３を通じて送気パイプ６１へ送られて循環される。この空気の循環により、発酵槽１内が好気雰囲気に保持される。尚、ブロア６２によって発酵槽１内に送気される空気量は、有機廃棄物等の発酵処理条件に応じて適宜設定される。又、送気パイプ６１には、流路調整弁等６１ａが設けられている。
【００３２】
通過タンク６３内には、フィルタ部６３ａが設けられている。通過タンク６３の下方には、回収タンク６４が連設されている。発酵槽１内から吸気された空気は、フィルタ部６３ａを通過することにより、その空気の含有水が分離され回収タンク６４に回収される。回収タンク６４に回収される回収水は、有効な菌体を多量に含有するものであり、液肥や種菌等として有効に利用することができる。
【００３３】
更に、発酵槽１は、後側壁１２ｄの上部を貫通し、樋５，５に接続された排水管５０を備えている。排水管５０は、濁水タンク５１に接続されている。上述したように、樋５，５は、屋根部２内面に付着した結露水を排水するものである。屋根部２に付着した結露水は、発酵処理を遅延させる余剰水であると共に、不純物が多く含まれているので、結露水を発酵槽１の外へ排水することにより、良質な熟成土壌を生成することができる。
【００３４】
以上のように構成されたプラントにより、次のようにして有機廃棄物の発酵処理を行うことができる。図５は、発酵槽１内へ有機廃棄物等を充填する工程を示す断面側面図である。先ず、図示しない攪拌槽で、原料となる有機廃棄物（糞尿等の畜産廃棄物が好ましいが、下水、産業排水、脱水汚泥、残飯、農業廃棄物等でもよい）と、発酵菌を含有する種堆肥と、好気性の発酵菌（微生物培養水）と、おがくず等の水分調整剤とを、所定の配合比率で充分に混合、攪拌して、所定の含水比（好ましくは約５５％）となるようにする。この攪拌槽は、例えば、複数の攪拌翼及びこの攪拌翼を回転するための駆動モータを備えている。
【００３５】
次に、この混合した有機廃棄物等を発酵槽１へ充填する。図５に示すように、各屋根部２０〜２２、各扉部３０〜３３及び被覆ビニール４の前部４ａを開口する。そして、ショベル７０等で、有機廃棄物等を攪拌槽（図示略）から発酵槽１へ搬入する。その際、できるだけ多くの有機廃棄物を搬入、充填するので、第１層目の有機廃棄物等７ａは、その後端（図５右側）が発酵槽１上端（左右側壁の上端）まで載積され、前方に向けて傾斜して、その前端（図５左側）が発酵槽１下端に達する。
【００３６】
その状態で第１扉部３０を閉じる。そして、第２層目の有機廃棄物等７ｂを発酵槽１へ搬入、充填する。第２層目の有機廃棄物等７ｂは、その後端（図５右側）が発酵槽１上端まで載積され、その前端（図５左側）が第１扉部３０上端に達する。同様に、第２扉部３１を閉じて、第３層目の有機廃棄物等７ｃを載積する。そして、第３扉部３２を閉じて、第４層目の有機廃棄物等７ｄを載積する。
【００３７】
これにより、発酵槽１の前方から積載状態を確認しながら、有機廃棄物等を発酵槽１内に搬入できるので、発酵槽１上端まで水平に完全に充填することができる。本実施形態のように、被覆ビニール４で発酵槽１の両側方が覆われて、側方等から有機廃棄物等の載積状態を確認できない場合等に、前方から確認しながら、積層状に有機廃棄物等を積載、充填することができ特に有用である。そして、最後に、第４扉部３３を閉じ、各屋根部２０〜２２を閉じて、発酵槽１を密閉状にする。このように、有機廃棄物等７ａ〜７ｄを完全に充填して、発酵槽１の内部空間における空気層をできるだけ少なくすることにより、発酵処理を著しく向上させることができる。
【００３８】
そして、送気、吸気パイプ６０，６１及びブロア６２等で構成された空気循環機構を駆動して、発酵槽１内を好気雰囲気に保持して発酵、醸成処理を開始する。発酵処理により、有機廃棄物等は、約６０〜８５度に上昇して、送気により水分含水率が低下する。上述したように、各送気管６を通じて下部から送気されるので、有機廃棄物等の下層部分の水分含有率が低くなる。
【００３９】
水分含有率が低くなることは、酸素分布が均一になり、発酵処理としては有利であるが、下層部分の水分含有率が極端に低くなると、有機廃棄物等の全体における保湿分布が不均一となり、発酵、醸成の進行が妨げられる。そのため、発酵処理開始から約一週間経過後に、発酵槽１内の有機廃棄物等を、一旦搬出して再度攪拌槽で攪拌する。そして、この攪拌した有機廃棄物等を、再び前述した方法により、発酵槽１内へ搬入、充填して、その後約一週間発酵処理することにより、短期間で大量の熟成土壌を生成することができる。
【００４０】
発酵槽１は密閉系であり、発酵槽１内の空気が閉塞された循環機構により循環されるので、有機廃棄物等から発生する異臭（アンモニア臭等）がプラント外に漏れて周囲環境を悪化することはない。又、発酵処理の初期段階においては、有機廃棄物等から発生するアンモニアの硝化等が充分に行われないことから、発酵槽１外に異臭が漏れることがあるが、ビニール４で発酵槽１を覆うことにより、周囲環境の悪化を確実に防ぐことができる。
【００４１】
又、発酵処理に伴い、６０〜８５度に温度が上昇するので、有機廃棄物等に含まれる病原菌や病原虫、雑草の種子などはすべて死滅する。従って、熟成土壌を現状土壌に還元することにより、豊富な微生物を含む良好な土壌に改良、生成し、農業生産物の品質及び収穫高を向上させうる。
【００４２】
更に、本実施形態では、１つの発酵槽で構成されているが、２つ以上を並設した複連式の発酵槽で構成することもでき、空気循環機構は、それぞれの発酵槽に装備したり、２つ以上の発酵槽に共有することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る熟成土壌生成用プラントの全体構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】プラントを前方から観た正面図である。
【図３】図１（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図４】プラントの後方を示す図であって、（ａ）は背面図、（ｂ）は一部断面側面図である。
【図５】発酵槽内へ有機廃棄物等を充填する工程を示す断面側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  発酵槽
１０  第１筐体
１１  第２筐体
１２  第３筐体
１０ａ，１１ａ，１２ａ  底壁
１０ｂ，１１ｂ，１２ｂ  左側壁
１０ｃ，１１ｃ，１２ｃ  右側壁
１２ｄ  後側壁
２  屋根部
３  扉部
３０  第１扉部
３１  第２扉部
３２  第３扉部
３３  第４扉部
６  送気管
６０  吸気パイプ
６１  送気パイプ
４  被覆ビニール
５  樋
５０  排水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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