(57)【要約】      （修正有）【課題】希望する製品に適したそれぞれの乾燥状態が得られ、乾燥戻し堆肥を生産することができる横型発酵槽とその運転方法を提供する。【解決手段】側壁１ａ、１ｂを有し原料の投入口及び堆肥の排出口４Ｄｂ、４Ｆｂにより構成され、堆積した堆肥化原料の切返しを行う撹拌装置を備えた平面式又は楕円形式横型発酵槽において、該発酵槽の長手方向に沿って、原料の投入口から排出口４Ｄｂ、４Ｆｂまでを複数のゾーンに縦に区切り、該区切られた長手方向の任意ゾーンを、有機性資源を原料とした発酵処理を行う発酵処理ゾーン１Ｆとし、残りのゾーンを有機性資源を原料とした発酵処理及び／又は乾燥処理を行う乾燥処理ゾーン１Ｄとしたものであり、前記長手方向に沿って縦に区切った複数のゾーンは、それぞれのゾーンを横方向にブロックにより区画し、該各ブロック内の通気床２１Ｄｅには、通気条件をそれぞれ変更できる通気手段を設置するのがよい。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁を有し原料の投入口及び堆肥の排出口により構成され、堆積した堆肥化原料の切返しを行う撹拌装置を備えた平面式又は楕円形式横型発酵槽において、該発酵槽の長手方向に沿って、原料の投入口から排出口までを複数のゾーンに縦に区切り、該区切られた長手方向の任意ゾーンを、有機性資源を原料とした発酵処理を行う発酵処理ゾーンとし、残りのゾーンを有機性資源を原料とした発酵処理及び／又は乾燥処理を行う乾燥処理ゾーンとしたことを特徴とする平面式又は楕円形式横型発酵槽。
【請求項２】
前記長手方向に沿って縦に区切った複数のゾーンは、それぞれのゾーンを横方向にブロックにより区画し、該各ブロック内の通気床には、通気条件をそれぞれ変更できる通気手段が設置されていること特徴とする請求項１に記載の平面式又は楕円形式横型発酵槽。
【請求項３】
前記の通気床が、通気性材料により構成される場合は、各ブロックごとに床面に仕切りが設置されていることを特徴とする請求項２に記載の平面式又は楕円形式横型発酵槽。
【請求項４】
請求項２又は３記載の平面式又は楕円形式横型発酵槽の運転方法において、前記発酵処理ゾーン及び乾燥処理ゾーン共に、それぞれの区分されたブロック毎に堆積物の処理状態の計測を行い、その結果を基に、前記ブロック毎に通気条件を制御することにより、発酵処理ゾーンでは所定の発酵堆肥、乾燥処理ゾーンでは所定の発酵及び／又は乾燥処理された乾燥戻し堆肥を生産することを特徴とする平面式又は楕円形式横型発酵槽の運転方法。
【請求項５】
前記各ブロックへの通気は、強制的に外部の熱を加えて通気をする場合には、送気方式とし、それ以外の場合には、送気方式又は吸気方式のいずれかで通気を行うことを特徴とする請求項４記載の平面式又は楕円形式横型発酵槽の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横型発酵槽に係り、特に、畜糞、汚泥、生ごみ及び食品廃棄物などの各種有機性資源を好気性発酵させるため、機械方式の撹拌装置を用いて切返しを行い、微生物の働きにより有機物を発酵させ堆肥化を行う横型発酵槽とその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第１３７４３４７号
【特許文献２】実開昭５６−１７２３９５号公報
【特許文献３】特開昭６２−１６７２７８号公報
従来、堆肥化処理を行ってきた有機性廃棄物は、水分が余り高くなく（以降、低水分と呼ぶ）、有機物含有量が高い（以降、高有機物含有量と呼ぶ）畜糞、汚泥、生ごみなどであった。すなわち、畜糞では、水分が７８％程度の肉牛糞、７２％程度の豚糞及び５０％程度のブロイラー鶏糞であり、下水汚泥では、生汚泥を石灰系の脱水助剤を用いてフィルタープレスで脱水して６５％程度とし、生ごみでは、家庭において水切りを十分にして排出され、水分が８０％程度としたものであった。
それらの原料を堆肥化処理する場合、発酵槽投入時の原料条件として、好気性発酵に適した水分、有機物含有量に調整するために、該原料に、戻し堆肥や添加物として籾殻、おがくずあるいは稲わらなどを添加すれば、その後はパドル、スクープ、ロータリー、スクリューあるいはオーガ式などの機械式撹拌装置を用いた切返し操作により、良好な発酵堆肥を生産することができた。
【０００３】
図７は、低水分、高有機物含有率の有機性資源を堆肥化する場合の既存堆肥化施設の一例を示すフロー構成図である。
一方、最近の地球温暖化防止、環境の保全、廃棄物の適切な処理及びリサイクルの推進などから、従来のように有機性廃棄物を焼却や埋立したり、あるいは野積み、素掘りなどにより放置することができなくなり、有機性廃棄物を適切に処理する必要に迫られている。このため、有機性廃棄物を有機性資源と見なし、リサイクルすることが必須となってきた。
現在、リサイクルの必要性に迫られている有機性資源は、前記の低水分で高有機物含有量の原料以外のもの、すなわち、高い水分（以降高水分と呼ぶ）で低い有機物含有量（以降、低有機物含有量と呼ぶ）の有機性資源である。それらの代表的な例として、畜糞では、水分が８５〜９３％の乳牛糞尿、８２〜９３％の豚糞尿、８０〜８５％の分別収集生ごみ、高分子凝集剤を用いベルトプレスなどで脱水した８０〜８５％の集落排水汚泥及び同様な脱水処理を受けた７５〜８５％下水汚泥などである。
【０００４】
高水分で低有機物含有量の原料を良好な発酵を行わせるためには、通常の好気性発酵処理と同様に、発酵槽投入時の原料条件を整える必要がある。しかし、従来の延長線上の方法による、単に戻し堆肥や添加物の添加量を増加させると、混合原料の水分は発酵条件に調整できるが、同時に混合原料の有機物含有量が低下し、その結果発酵槽内において混合原料の温度が上昇しなかったり、発酵温度の持続時間が短くなったりして、良好な好気性発酵を行わせることはできなかった。
そのため、戻し堆肥を外部からの熱源により乾燥することにより、有機物含有量を維持しながら水分を低下させる方法が採用されている。
この戻し堆肥の乾燥方式は、戻し堆肥を一旦、一次発酵槽外へ排出して乾燥させる方法と一次発酵槽内で乾燥させる方法がある。前者は、一次発酵堆肥を天日乾燥機あるいはロータリーキルン、真空乾燥機、低温除湿乾燥機又は野積み式を利用した熱風通気乾燥機などにより乾燥させる方法であるが、一次発酵堆肥の乾燥機への搬送、投入及び排出作業に手間がかかり、かつそれらの設置場所、搬送動線などの確保が必要である。後者は、前者の欠点を解消した方法で、一次発酵槽内で一次発酵堆肥を乾燥させる方式である。
【０００５】
図８は、高水分、低有機物含有量の有機性資源を堆肥化する場合の既存堆肥化施設の一例を示すフロー構成図で、戻し堆肥を発酵槽外で乾燥するシステムである。
図９は、高水分、低有機物含有量の有機性資源を堆肥化する場合の既存堆肥化施設の別の例を示すフロー構成図で、戻し堆肥を発酵槽内で乾燥するシステムである。
従来の一次発酵槽内で乾燥させる方式は、戻し堆肥の水分を低下させるために、一次発酵槽排出口部に堆積している一次発酵堆肥へ熱風を送ることにより、すべての一次発酵堆肥の水分を低下させている。
しかし、堆肥化施設において、運転操作上必要なものは、水分が低下した戻し堆肥である。戻し堆肥として使用しない一次発酵堆肥は、その後、二次発酵槽へ移送し、二次発酵させることにより製品堆肥となる。しかし、耕種農家が好んで使用する製品堆肥の性状は、十分に一次発酵、二次発酵処理を受けていることは当然であるが、それに加えて、堆肥の水分は、取扱い易さやマニュアスプレツダなどで散布できる水分条件、粉じんの飛散防止から４５〜５５％であり、余り乾燥しすぎた製品堆肥は適当ではない。
【０００６】
他方、戻し堆肥は、一次発酵処理を終了していても差し支えないが、基本的には、戻し堆肥の水分は低いほど施設の運転管理上、戻し堆肥の使用量を減らすことが可能なため、できるだけ低いほうが望ましい。極端な例では、原料の水分のみを蒸発させた乾燥原料を戻し堆肥として使用することもある。
これらから、一次発酵槽排出口部において、すべての一次発酵堆肥の水分を戻し堆肥として要求されている水分まで一律に低減させるのは、製品堆肥を使う農家側の視点から見ると、農家の意向を反映していない過剰に乾燥された製品堆肥となっており、また、施設の維持管理面からは、不必要な過剰乾燥に伴い、多大な無駄なエネルギーを浪費している。
このように、戻し堆肥と製品堆肥とでは、要求される性状や水分条件が異なっており、それぞれの性状や水分条件に合致した、合理的な処理方法が望まれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来技術に鑑みてなされたもので、各種有機性資源を好気性発酵により堆肥化する場合において、エネルギーの浪費なしに、希望する製品に適したそれぞれの乾燥状態が得られ、水分の低下した乾燥戻し堆肥を生産することが可能な横型発酵槽とその運転方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、側壁を有し原料の投入口及び堆肥の排出口により構成され、堆積した堆肥化原料の切返しを行う撹拌装置を備えた平面式又は楕円形式横型発酵槽において、該発酵槽の長手方向に沿って、原料の投入口から排出口までを複数のゾーンに縦に区切り、該区切られた長手方向の任意ゾーンを、有機性資源を原料とした発酵処理を行う発酵処理ゾーンとし、残りのゾーンを有機性資源を原料とした発酵処理及び／又は乾燥処理を行う乾燥処理ゾーンとしたことを特徴とする平面式又は楕円形式横型発酵槽としたものである。
前記平面式又は楕円形式横型発酵槽において、長手方向に沿って縦に区切った複数のゾーンは、それぞれのゾーンを横方向にブロックにより区画し、該各ブロック内の通気床には、通気条件をそれぞれ変更できる通気手段が設置されているのがよく、また、前記平面式又は楕円形式横型発酵槽の通気床が、通気性材料により構成される場合は、各ブロックごとに床面に仕切りを設置するのがよい。
【０００９】
また、本発明では、前記平面式又は楕円形式横型発酵槽の運転方法において、前記発酵処理ゾーン及び乾燥処理ゾーン共に、それぞれの区分されたブロック毎に堆積物の処理状態の計測を行い、その結果を基に、前記ブロック毎に通気条件を制御することにより、発酵処理ゾーンでは所定の発酵堆肥、乾燥処理ゾーンでは所定の発酵及び／又は乾燥処理された乾燥戻し堆肥を生産することを特徴とする運転方法としたものである。
また、前記平面式又は楕円形式横型発酵槽の運転方法において、各ブロックへの通気は、強制的に外部の熱を加えて通気する場合には、送気方式とし、それ以外の場合には、送気方式又は吸気方式のいずれかで通気を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、平面式あるいは楕円形式横型発酵槽において、該槽内を長手方向に沿って縦に原料の投入口部から排出口部までを複数のゾーンに区切り、長手方向に区切ったいくつかの任意ゾーンは、発酵処理ゾーンとして有機性資源の発酵処理により発酵堆肥を生産し、長手方向の残りのゾーンは、乾燥処理ゾーンとして有機性資源を発酵処理及び／又は乾燥処理を行うことにより、堆肥化施設の連続運転が可能な所定の水分の乾燥戻し堆肥を生産するものである。
以下に、本発明の横型発酵槽について、図面を参照しながら説明する。
図１は、発酵処理ゾーンと乾燥処理ゾーンを持つ一次発酵槽を有する横型発酵槽の一例を示すフロー構成図である。図１では、一次発酵槽は、発酵用一次発酵槽と乾燥用一次発酵槽とにゾーン分けされている。そのうち、乾燥用一次発酵槽ゾーンには、空気予熱器により温風を送り堆積物を乾燥できるようになっている。
【００１１】
発酵用一次発酵槽には、発酵槽内において良好な好気性発酵を行わせるために、発酵槽投入時の原料条件に調整した高水分、低有機物含有量の有機性資源、添加物及び乾燥用一次発酵槽で製造した乾燥戻し堆肥を投入する。発酵用一次発酵槽に投入された混合原料は、７〜１４日程度の滞留日数の間に好気性発酵の温度パターンに沿った一次発酵を行わせた後、一次発酵堆肥として排出される。
乾燥用一次発酵槽には、発酵用一次発酵槽の運転に必要な水分が低下した乾燥戻し堆肥を生産するため、高水分、低有機物含有量の有機性資源、添加物及び乾燥用一次発酵槽で製造した乾燥戻し堆肥を投入し、上記と同じ滞留日数の間に、投入物の好気性発酵に伴う水分蒸発や空気予熱器からの加熱空気による乾燥により、投入物の水分を減少させた乾燥戻し堆肥とする。
【００１２】
二次発酵槽では、発酵用一次発酵槽から排出された一次発酵堆肥を受入れた後、２８〜６０日間程度の二次発酵を行わせ、製品堆肥となる。
なお、図１のフロー構成図は、発酵用一次発酵槽に添加物も同時に投入するフローとなっているが、処理される有機性資源の性状、処理量や乾燥戻し堆肥の水分、使用量などの条件により、添加量をゼロとすることができる。
また、乾燥用一次発酵槽の投入物として、添加物及び／又は乾燥戻し堆肥の添加量をゼロとしたり、あるいは、極端な場合には、添加物のみを投入することもある。
このように、処理される有機性資源の性状、処理量、添加物の添加量、性状及び発酵槽投入時の原料条件により、発酵用一次発酵槽、乾燥用一次発酵槽のいずれも、投入物の種類は任意に変更することができる。
【００１３】
図２は、発酵処理ゾーンと乾燥処理ゾーンを持つ一次・二次発酵槽を有する横型発酵槽の一例を示すフロー構成図であり、例２では、上記一次発酵槽と二次発酵槽を直列に長手方向に接続し、一体型横型発酵槽とした以外は、図１と同様である。
この一体型一次・二次横型発酵槽のフロー構成図においても、図１と同様に、処理する有機性資源の性状、処理量、添加物の使用量、性状及び発酵槽投入時の原料条件により、発酵用一次・二次発酵槽及び乾燥用一次・二次発酵槽への投入物の種類は任意に変更することができる。
【００１４】
図３は、図１の発酵処理ゾーンと乾燥処理ゾーンを持つ一次発酵槽に、パドル式撹拌装置を設置した一次発酵槽の断面構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ａ）のＺ−Ｚ断面図である。
横型発酵槽にパドル式撹拌装置が設置されている一次発酵槽の詳細について、図３（ａ）の平面図を基に説明する。
横型発酵槽１は、長手方向に原料の投入口部４Ｆａ、４Ｄａから排出口部４Ｆｂ、４Ｄｂまでを、発酵槽床上には仕切りはないが、二つのゾーンに区切られている。長手方向の上部側は、発酵処理ゾーン１Ｆとして有機性資源の発酵処理により一次発酵堆肥を生産し、長手方向の下部側は、乾燥処理ゾーン１Ｄとして有機性資源を発酵処理及び／又は乾燥処理を行い、乾燥戻し堆肥を生産する。
【００１５】
パドル式撹拌装置３は、投入口部４Ｆａ、４Ｄａと排出口部４Ｆｂ、４Ｄｂを持ち、発酵槽側壁１ａ、１ｂにより囲われた横型発酵槽１に設置されている。パドル式撹拌装置３は、横型発酵槽１内を排出口部４Ｆｂ、４Ｄｂから投入口部４Ｆａ、４Ｄａまで走行することができる走行機３ａと、横型発酵槽１内の側壁１ａ、１ｂの間を横行することができる横行機３ｂに、正回転を行う撹拌パドル２ａが取付けられている。横型発酵槽１内に投入された原料などは、この回転する撹拌パドル２ａの正回転によりパドルの後方へ切返され移送される。
パドル式撹拌装置３は、横型発酵槽１内を排出口部４Ｆｂ、４Ｄｂから投入口部４Ｆａ、４Ｄａへ向かって、横行、走行をジグザグに繰り返す運転を行うことにより、すべての投入物をほとんど横移動させることなく、投入口部４Ｆａ、４Ｄａから排出口部４Ｆｂ、４Ｄｂへ移送することができる。
【００１６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図で、発酵処理ゾーン１Ｆでの通気状況を示す。発酵処理ゾーン１Ｆでは、横型発酵槽へ投入された原料などへの通気は吸気方式を採用している。
吸気方式では、発酵処理通気ファン２２ｓにより発酵槽１Ｆ内の堆積物、発酵槽床部の通気床２１Ｆを経由して吸気することにより、発酵に伴い発生するアンモニアなどの臭気を含んだ空気の発酵槽室内への拡散を減少することができる。その吸気空気は、脱臭装置ＤＥＯへ送り脱臭する。
また、発酵処理ゾーン１Ｆでは、良好な好気性発酵の温度パターンになるように、発酵槽床部の通気床２１Ｆを短軸方向に区画し、それぞれのブロックごとに最適な吸気量を設定できるようになっている。
また、発酵槽室の上部には、発酵槽室内から臭気を含んだ空気を脱臭ファン２６により吸気し、脱臭装置ＤＥＯへ送って脱臭する。
【００１７】
図３（ｃ）は、図３（ａ）のＹ−Ｙ断面図で、乾燥処理ゾーン１Ｄでの通気状況を示す。
乾燥処理ゾーン１Ｄでは、堆肥化施設の連続運転が可能な水分まで低下した乾燥戻し堆肥を生産するために、乾燥処理ゾーン１Ｄの前半部１Ｄｆでは、投入口部４Ｄａへ投入された原料などを通常の発酵処理を行わせ、発酵に伴い発生する発酵熱により、原料などの水分を蒸発させる。そのため、前半部１Ｄｆでは、乾燥処理通気ファン２３ｓの吸気により原料などの発酵に必要な空気を供給している。乾燥処理ゾーン１Ｄの後半部１Ｄｅでは、所定の水分以下の乾燥戻し堆肥を得る必要から、更に水分を蒸発させるため、石油あるいは電気などを用いた空気予熱器２５により加熱した空気を、乾燥処理送気ファン２４により通気床２１Ｄへ送気する。このように、乾燥処理ゾーン１Ｄでは、外部の熱エネルギーを加えることにより、堆積物から所定の水分を蒸発させることができる。
【００１８】
乾燥処理ゾーン１Ｄの前半部１Ｄｆから、乾燥処理通気ファン２３ｓにより、発酵槽１Ｄ内の堆積物、発酵槽床部の通気床２１Ｄを通して吸気した空気は、発酵処理ゾーン１Ｆと同様に、脱臭装置ＤＥＯへ送り脱臭する。
乾燥処理ゾーン１Ｄの前半部１Ｄｆでは、良好な好気性発酵の温度パターンに合わせて吸気すると水分蒸発量が増えるため、発酵槽床部の通気床２１Ｄを短軸方向に区画し、それぞれのブロック毎に最適な吸気量を設定できるようになっている。また、後半部１Ｄｅでは、所定の乾燥戻し堆肥を生産するため、加熱空気を送るゾーンを短軸方向に区画し、ブロック毎に送気できる構造となっている。
また、発酵槽室の上部には、発酵処理ゾーン１Ｆと共通の脱臭ファン２６により吸気し、上記の脱臭装置ＤＥＯへ送って脱臭する。
なお、原料の水分が高い場合、あるいは、原料の水分変動が想定される場合には、当初から乾燥処理ゾーン１Ｄの前半部１Ｄｆから後半部１Ｄｅまでのすべての区画されたブロックへ、空気予熱器２５による熱風を送ることが可能なように通気床、通気配管、ダンパ及びファンなどの仕様を考慮した設備とする。
【００１９】
図４は、図１の発酵処理ゾーンと乾燥処理ゾーンを持つ一次発酵槽に、スクープ式撹拌装置を設置した断面構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ａ）のＺ−Ｚ断面図を示す。
スクープ式撹拌装置を採用した横型発酵槽においては、発酵処理ゾーン１Ｆでの堆積物への通気方法は、発酵槽床面２０の通気床２１とスクープの間に充填した充填物５２が固化しないように通気方式で行う。なお、パドル式撹拌装置以外のスクープ、ロータリー、スクリュー又はオーガなどの撹拌装置の場合には、撹拌機能、運転方式が同じであるため、通気方式は送気方式となる。
【００２０】
図５は、一次発酵槽の後半部の発酵処理ゾーン及び乾燥処理ゾーンの一例を示す断面構成図であり、（ａ）は平面図と配管フロー、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ａ）のＺ−Ｚ断面図を示す。
図５（ａ）は、一次発酵槽の後半部の発酵処理ゾーン１Ｆ及び乾燥処理ゾーン１Ｄの発酵槽床部の平面図と配管フローである。
上部側の発酵処理ゾーン１Ｆと下部側の乾燥処理ゾーン１Ｄは、発酵槽床面２０から発酵槽底面１９の間は境界壁１ｆにより仕切られている。上部側の発酵処理ゾーン１Ｆでは、吸気方式により発酵処理通気ファン２２ｓｂにより吸気された空気を脱臭装置ＤＥＯへ送気している。下部側は、乾燥処理ゾーン１Ｄで、前半部１Ｄｆは、発酵処理により乾燥を行わせるために吸気方式により空気を吸気している。後半部１Ｄｅは、空気予熱器２５により加熱された空気を乾燥処理送気ファン２４により送気している。
それぞれのゾーンにあるブロック内の通気床２１Ｆ、２１Ｄｆ、２１Ｄｅには、吸気あるいは送気用の孔明き通気配管が埋設され、そのブロック内へ通気する風量は発酵槽壁１ａ、１ｂの外側に設置された発酵処理ダンパ３５、乾燥処理ダンパ３９ｅ、３９ｆによりブロック毎に制御することができる。
【００２１】
境界壁１ｆの位置は、図５では発酵槽内に１箇所で、発酵処理ゾーン１Ｆと乾燥処理ゾーン１Ｄとを概略２：１の位置で区画しているが、堆肥化処理の運転時に、原料の条件が変わり、添加物の受入の有無などにより発酵処理ゾーン１Ｆの発酵槽幅をもっと広げたり、逆に、乾燥処理ゾーン１Ｄの発酵槽幅を広げたりする可能性がある場合には、当初から、境界壁１ｆを発酵槽内の長手方向に２箇所設置することより、長手方向に３ブロックに区分する。これにより、上部側の２ブロックを発酵処理ゾーン１Ｆ、下部側の１ブロックを乾燥処理ゾーン１Ｄとしたり、あるいは、上部側の１ブロックを発酵処理ゾーン１Ｆ、下部側の２ブロックを乾燥処理ゾーン１Ｄとすることができ、中央部の１ブロックを発酵処理ゾーン１Ｆあるいは乾燥処理ゾーン１Ｄのいずれにも使用することが可能となる。その場合、中央部の１ブロックは、吸気、送気のいずれの方式も可能なように通気配管、ダンパ、ファン及び空気予熱器などを設置しておく必要がある。
【００２２】
また、発酵槽の横方向の区画は、通常は発酵槽内の発酵日数に応じ等分して区画する場合が多いが、この区画の数、それぞれの区画の長手方向長さ、区画されたブロック内の通気配管の配置、通気配管の本数などは、発酵処理ゾーンにおいては、良好な好気性発酵を行わせるために、発酵温度パターンに合致した通気風量制御が容易にできるように設置される。
区画の数は、多いほどそれぞれのブロック毎にきめ細やかな通気風量制御ができるが、発明者らの経験から、一次発酵槽の滞留日数を１０日とした場合は、２日間の滞留日数毎、すなわち５ブロックに区画して通気風量を制御すれば、最適温度パターンに合致した発酵温度を達成できた。
乾燥処理ゾーン１Ｄにおいては、通気風量と通気温度の両方を自由に選択できるため、発酵槽横方向のブロックの幅は、発酵処理ゾーン１Ｆより幅は狭くし、少ないブロック面積の床面から多量の高温の空気を通気するのが、通気設備としては合理的である。
【００２３】
また、図５では、発酵処理ゾーン１Ｆ及び乾燥処理ゾーン１Ｄの前半部１Ｄｆの発酵処理部分では吸気方式を採用しているが、送気方式とする場合には、発酵処理ゾーン１Ｆにおいて、発酵処理通気ファン２２ｓｂを送気ファンとして使えるようにするため、二点鎖線の発酵処理バイパス通気配管４０を採用し、発酵処理ダンパ４２ｓ、４２ｂを開とし、発酵処理ダンパ３４を閉にする。また、乾燥処理ゾーン１Ｄの前半部１Ｄｆにおいても、送気方式とする場合には、上記と同様に二点鎖線の乾燥処理バイパス通気配管４１を採用し、乾燥処理ダンパ４３ｓ、４３ｂを開、乾燥処理ダンパ３８ｆを閉とすれば、送気を行うことができる。
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ−Ｘ断面図で、発酵処理ゾーンの通気床の断面を示す。
図５（ｂ）で、発酵処理ゾーン１Ｆ内の堆積物５１と通気床２１Ｆの間に籾殻又はおがくずなどの充填物５２を詰め、パドル式撹拌装置の運転時に、回転パドルの先端が発酵槽床面２０と接触しないようにしている。
【００２４】
堆積物の好気性発酵に必要な空気は、吸気方式では、発酵処理通気配管３３により吸気される。通気床２１Ｆに埋設された発酵処理通気配管３３は、５０Ａ〜１００Ａの塩化ビニール管あるいは耐熱性塩化ビニール管など使用する。発酵処理通気配管３３に明ける５〜１０ｍｍの通気孔は、ドリルで孔を明けるか、あるいは既存の有孔管を使う場合が多い。通気孔の位置は目詰まり防止のため、発酵槽底面１９側へ向け、通気孔の長手方向の開口ピッチは１０〜１５ｃｍとする。また、発酵槽底面１９側へ通気孔が配置されるように設置することで、吸気時に吸いこむ４０〜７０℃の過飽和水蒸気が結露し、結露水となり発酵処理通気配管３３内に溜まることを防ぐ役目を果たしている。発酵処理通気配管３３の平面方向の埋設ピッチＰ１は、１．０〜１．５ｍ間隔で埋設する。また、発酵処理通気配管３３の周囲の通気床２１Ｆには、長期間にわたり性状の変化しない５〜３０ｍｍ程度の砂利、ゼオライトなどの無機物５３を充填する。
【００２５】
本発明者らの経験から、送気方式において、投入口部近傍のブロック内には、原料などの圧密による浸出水と一部発酵に伴う発酵生成水が発生し、また、発酵槽中央部以降のブロック内では、発酵生成水及び発酵促進のために堆積物へ加える加湿水の余剰分が発生した。また、吸気方式では、発酵に伴い発生する過飽和蒸気を含んだ空気を吸気するため、一次発酵槽のすべてのブロック内で結露水が発生した。
これらから、発酵槽床面部をブロックで区画する場合には、各ブロック間に溜まってくる浸出水、発酵生成水、加湿水及び結露水などを発酵槽外へ排出するために、ブロック内の発酵槽底面部１９に水勾配や排水溝を設け、かつ、区画部を貫通した境界壁３１Ｆ、３１Ｄに排水口の設置が必須である。
このため、それぞれの発酵槽底面１９のコンクリート床には、発酵槽床面１９の横方向へ設置した境界壁３１Ｆ、３１Ｄの中に溜まってくる結露水などをブロック外へ排出するために、ブロック内の発酵槽床面１９には１／５０程度水勾配や１／５０〜１／１００の排水溝を設け、かつ境界壁３１Ｆ、３１Ｄの一角に吸気及び送気空気は極力通過させず、かつ結露水などのみを別のブロックへ排出することができる、５０〜１００ｍｍ角程度の排水口が必要である。
【００２６】
図５（ｃ）は、図５（ａ）のＹ−Ｙ断面図で、発酵処理ゾーン１Ｆの通気床２１Ｆの別方向断面を示す。
原料の好気性発酵に必要な空気は、発酵槽側壁１ａの外側からの発酵処理通気配管３３により吸気方式により供給される。
従来、発酵槽側壁１ａの発酵槽壁内側１ａｓ末端まで、通気床２１Ｆが設けられていたが、発明者らの経験では、吸気あるいは送気方式いずれの場合でも、発酵槽壁内側１ａｓの近傍では、通気抵抗が堆積物層５１よりも小さいため、吸気あるいは送気空気の吹き抜け現象が発生し。その結果、発酵槽壁内側１ａｓ近傍の堆積物の温度が低くなっていた。
そのため、発酵槽床面部の発酵槽側壁部の形状として、通気床２１Ｆの端は、発酵槽壁内側１ａｓからの寸法をＬ１とすると、最低３０ｃｍ、望ましくは５０ｃｍ程度離すのがよい。この通気床２１Ｆを発酵槽壁１ａから離すことで、空気の吹き抜けが解消されることにより、従来、発酵槽壁内側１ａｓ部の堆積物の温度が、発酵槽中央部の堆積物よりも低かったのが解消されると共に、発酵槽内全域に均一に空気が送られるようになった。ただし、この寸法Ｌ１は余り広すぎると、発酵槽壁内側１ａｓの下部隅部に堆積した堆積物が嫌気性となるため、一次発酵槽においては、１〜２日に１回の切返しを行う必要がある。
【００２７】
図５（ｄ）は、図５（ａ）のＺ−Ｚ断面図で乾燥処理ゾーンの通気床の断面を示す。
乾燥処理ゾーンにおいては、空気予熱器２５の加熱により高温となった空気を乾燥処理送気ファン２４により堆積物へ供給し、堆積物から水分を蒸発させるが、外部エネルギーの使用量を少なくするため、熱損失を低減させる必要から、通気床２１Ｄｅの構造としては、通気床２１Ｄｅに砂利などを充填せずに、発酵槽床面２０上部にパンチングメタル５５を設ける方法を採用する。
パンチングメタル５５の材料としては、堆積した原料などのｐＨが、腐敗により酸性となったり、好気性発酵に伴うアンモニアの発生によりアルカリ性となるため、耐蝕性材料であるステンレス板を使用する。パンチングメタル５５の孔明け寸法は、充填物５２での籾殻やおがくずが通気床２１Ｄｅへ落下しないように孔径１０〜２０ｍｍとする。
また、孔径１０〜２０ｍｍのパンチングメタルのみで１〜２ｍ堆積物や撹拌装置からの撹拌時に受ける反力に耐えるには、板厚として９ｍｍ程度の厚みが必要となるため、通常は２〜３ｍｍの孔を持ったパンチングメタル５５ｓの下に、孔径５０〜７５ｍｍの炭素鋼に亜鉛メッキあるいは耐蝕塗装を施した板厚５〜１０ｍｍ程度のパンチングメタル５５ｃを重ねて使用する。
【００２８】
また、乾燥処理ゾーン１Ｄの長手方向に、直角に区画を設けブロック分けすることで、発酵槽内の短軸方向、すなわち発酵日数の経過毎に最適通気風量及び乾燥させたい場合には、乾燥のための必要な通気風量と通気温度あるいは通気湿度の空気を供給することができる。
また、通気床方式では、通気風量、通気温度及び通気湿度などの制御は、ブロック内に堆積した堆積物の温度、水分、酸素、二酸化炭素及びアンモニアなどのガス濃度などを、発酵槽側壁の測定口から計測用のセンサーを堆積物中へ挿入したり、発酵槽の上部を移動する撹拌装置にそれらのセンサーを搭載し、適宜発酵槽内の堆積物の中ヘセンサーを挿入して検出する。その計測データから、それぞれのブロック内への通気風量、通気温度及び通気湿度などを制御する方法を行う。通気風量制御は、原料などの発酵槽内での温度パターンが好気性発酵の最適発酵温度パターンに近づくように、ブロック毎の通気風量、通気温度などを制御したり、温度パターンに合わせるように、通気ファンの起動停止を繰り返したりする制御やその組合せ制御により行う。
【００２９】
図６は、通気フローを含めた発酵槽床部の構造の平面図の別の例である。
このフローでは、乾燥処理ゾーン１Ｄのすべての床面２１Ｄｆｄ、２１Ｄｅをパンチングメタル方式とし、乾燥処理通気配管３６ｆ、３９ｆｄの材質などは熱風に耐える材質とし、乾燥処理送気ファン２４の風量の増加などを行い、かつ、乾燥処理ダンパ４４ｂを開、乾燥処理ダンパ４４ｓを閉にすることで、乾燥処理ゾーン１Ｄのすべての床面から熱風を送風することができる。
このように、乾燥処理ゾーン１Ｄの床部の構造、乾燥処理通気配管３６ｆ、３９ｆｄの材質、乾燥処理送気ファン２４及び空気予熱器２５の発生熱容量などを乾燥処理ゾーン１Ｄの全面から送気できる設計、施工を行っておけば、原料などの変動、運転状況の変動に追従して、乾燥処理ゾーン１Ｄの運転方法を発酵処理主体、乾燥処理主体などと任意に変更できる。
【００３０】
本説明では、主に平面式横型発酵槽を元に説明したが、横型発酵槽の方式としては、エンドレスに堆肥化処理を行う楕円形式横型発酵槽もある。楕円形式横型発酵槽では、平面式横型発酵槽の投入口部と排出口部をくっつけてエンドレスとし、戻し堆肥を発酵槽外へ排出しないで循環使用できる方式であるが、平面式横型発酵槽と同様に、楕円形式横型発酵槽の長手方向を、競技用のトラックのレーンと同様に２つのゾーンに区切り、区切られたゾーンの外側を発酵処理ゾーンとして有機性資源を原料とした発酵処理を行わせ、内側のレーンを乾燥処理ゾーンとして有機性資源を原料とした乾燥戻し堆肥を製造することができる。
また、楕円形式横型発酵槽においても、今までに説明してきた平面式横型発酵槽における複数ゾーンの方式、原料投入方式、通気・乾燥方式などは同様に準用できる。
【００３１】
【発明の効果】
従来、堆肥化施設において、水分が高く、有機物含有量が低い生ごみ、汚泥、畜糞などの有機性資源を発酵処理する場合、堆肥化処理施設を運転させるために必要な水分が低下した戻し堆肥を確保する必要から、発酵槽排出口部に外部熱源による加熱空気を供給し、すべての発酵堆肥を乾燥させていたため、水分を低下させる必要がない製品となる発酵堆肥まで乾燥させていた。
本発明では、パドル式などの撹拌装置を設置し堆肥化処理する平面式又は楕円形式横型発酵槽において、長手方向に原料の投入口から排出口までを発酵処理ゾーンとして有機性資源を原料とした発酵処理を行い、残りの長手方向のゾーンを乾燥処理ゾーンとして有機性資源を発酵処理あるいは乾燥処理を行うことにより、戻し堆肥として使用する堆積物のみを乾燥させることが可能となり、エネルギー的に無駄のない運転管理が行えるようになり、堆肥化施設の運営し多大な貢献を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発酵処理ゾーンと乾燥処理ゾーンを持つ一次発酵槽を有する横型発酵槽の一例を示すフロー構成図。
【図２】本発明の発酵処理ゾーンと乾燥処理ゾーンを持つ一次・二次発酵槽を有する横型発酵槽の一例を示すフロー構成図。
【図３】本発明の発酵処理ゾーンと乾燥処理ゾーンを持つパドル式撹拌装置が設置された一次発酵槽の断面構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ａ）のＺ−Ｚ断面図。
【図４】本発明の発酵処理ゾーンと乾燥処理ゾーンを持つスクープ式撹拌装置を設置した一次発酵槽の断面構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ａ）のＺ−Ｚ断面図。
【図５】本発明の一次発酵槽の後半部の発酵処理ゾーン及び乾燥処理ゾーンの断面構成図で、（ａ）は平面図と配管フロー、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面図、（ｄ）は（ａ）のＺ−Ｚ断面図。
【図６】本発明の別の例の一次発酵槽の後半部の発酵処理ゾーン及び乾燥処理ゾーンの平面図と配管フロー構成図。
【図７】公知の低水分、高有機物含有率の有機性資源を堆肥化する場合の一例の堆肥化施設のフロー構成図。
【図８】公知の高水分、低有機物含有率の有機性資源を堆肥化する場合の一例の堆肥化施設のフロー構成図。
【図９】公知の高水分、低有機物含有率の有機性資源を堆肥化する場合の別の例の堆肥化施設のフロー構成図。
【符号の説明】
１：発酵槽、１Ｆ：発酵処理ゾーン、１Ｄ：乾燥処理ゾーン、１Ｄｆ：乾燥処理ゾーン前半部、１Ｄｅ：乾燥処理ゾーン後半部、１ａ、１ｂ：発酵槽側壁、１ａｓ、１ｂｓ：発酵槽壁内側、２ａ：撹拌パドル、２ｂ：撹拌スクープ、３：撹拌装置、３ａ：走行機、３ｂ：横行機、４Ｆａ、４Ｄａ：投入口部、４Ｆｂ、４Ｄｂ：排出口部、５：戻り通路、６：リターンドア、１９：発酵槽底面、２０：発酵槽床面、２１Ｆ、２１Ｄ、２１Ｄｆ、２１Ｄｅ：通気床、２２ｓ、２２ｂ、２２ｓｂ：発酵処理通気ファン、２３ｓ、２３ｂ、２３ｓｂ：乾燥処理通気ファン、２４：乾燥処理送気ファン、２５：空気予熱器、２６：脱臭ファン、１ｆ、３１Ｆ、３１Ｄ：境界壁、３２、３３：発酵処理通気配管、３４、３５、４２ｂ、４２ｓ：発酵処理ダンパ、３６ｆ、３６ｄ、３７ｆ、３７ｄ、３９ｆｄ：乾燥処理通気配管、３８ｆ、３９ｆ、３９ｅ、４３ｓ、４３ｂ、４４ｂ、４４ｓ：乾燥処理ダンパ、４０：発酵処理バイパス通気配管、４１：乾燥処理バイパス通気配管、５１：堆積物、５２：充填物、５３：砂利、ゼオライト、５４：コンクリート、５５、５５ｓ、５５ｃ：パンチングメタル、ＤＥＯ：脱臭装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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