(57)【要約】【課題】  無臭かつ極めて短期間で品質の良い完熟堆肥を安定的に製造できる方法及び装置の提供。【解決手段】  （１）上面から底部に向かって幅又は径が小さくなる形状（例えば逆円錐状）を有し、底部に排出ゲートを有し、側面から通気可能である構造の発酵槽、発酵槽を囲むと共に地上から浮かせた状態で支える箱状構造物、箱状構造物の上部に設置された発酵槽内攪拌装置、及び原料供給装置を備えた完熟堆肥製造装置。（２）並列された複数の発酵槽と箱状構造物を有し、箱状構造物の上部に発酵槽内攪拌装置の移動機構を設けた（１）記載の完熟堆肥製造装置。（３）少なくとも、原料受入槽に貯蔵された原料を細粒化する破砕装置、副資材貯槽から送られた副資材に消臭剤を含浸させる装置、該細粒化した原料と含浸済み副資材とを攪拌混合する装置、（１）又は（２）記載の完熟堆肥製造装置を備えた完熟堆肥製造用プラント。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面から底部に向かって幅又は径が小さくなる形状（例えば逆円錐状）を有し、底部に排出ゲートを有し、側面から通気可能である構造の発酵槽、発酵槽を囲むと共に地上から浮かせた状態で支える箱状構造物、箱状構造物の上部に設置された発酵槽内攪拌装置、及び原料供給装置を備えたことを特徴とする完熟堆肥製造装置。
【請求項２】
発酵槽が逆円錐台状で、側面の通気構造が強制通気ダクトであり、発酵槽内攪拌装置がスクリュー式攪拌機であり、原料供給装置がコンベアーであることを特徴とする請求項１記載の完熟堆肥製造装置。
【請求項３】
発酵槽上部に覆いを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の完熟堆肥製造装置。
【請求項４】
並列された複数の発酵槽と箱状構造物を有し、箱状構造物の上部に発酵槽内攪拌装置の移動機構を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の完熟堆肥製造装置。
【請求項５】
発酵槽内攪拌装置とその移動機構が、箱状構造物の枠体中を上下するシリンダー、箱状構造物の上部に設置されたスクリュー移動用台車、台車と一体的に設けられ且つシリンダーとスクリューの駆動部及び台車移動用モーターを載置した架台、該駆動部により駆動されるスクリューからなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の完熟堆肥製造装置。
【請求項６】
少なくとも、原料受入槽に貯蔵された原料を細粒化する破砕装置、副資材貯槽から送られた副資材に消臭剤を含浸させる装置、該細粒化した原料と含浸済み副資材とを攪拌混合する装置、及び請求項１〜５の何れかに記載の完熟堆肥製造装置を備えたことを特徴とする完熟堆肥製造用プラント。
【請求項７】
原料を細粒化し、水分含有率を５０〜７０％に調整し、上面から底部に向かって幅又は径が小さくなる形状（例えば逆円錐状）を有すると共に側面から通気可能な発酵槽を用いて、該側面から温風を強制的に送気することにより、発酵槽内の原料の温度を常に５０±５℃に保ち、堆肥化微生物の活動を活発化させると同時に嫌気性細菌の活動を抑えて、悪臭を発生させることなく完熟堆肥を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、完熟堆肥を製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、全国に凡そ２５００箇所の堆肥化センターがあるが、その堆肥化計画は、多くの場合、畜産の糞尿処理や産業廃棄物処理が第一目的とされ、完熟堆肥化に関する研究・努力が不十分なため、生産された堆肥の品質が悪く、耕種農家（農作物を生産する農家）が安心して使えるようなものになっていないことが多い。また、センターの仕様・規格がないため工程や管理がばらばらで、製品である堆肥の品質にばらつきがある。そのため、耕種農家の受け入れが少なくて、価格調整等により無理やり処分したりしており、このままではセンターの存続が厳しい状況にある。更に多くの堆肥化施設から許容できないレベルの悪臭が出ている場合もあり、周りに迷惑をかけている。
しかし、堆肥は作物の健全な育成に欠かせない腐植質を土壌に供給するための供給源であり、堆肥化施設は、その製造拠点である。従って、単なる糞尿等の処理施設であってはならず、堆肥化施設本来の機能を回復させる必要がある。
一方、今の農業は、化学肥料を用いることにより労力の軽減や効率化を図って生産性を高めることに成功した反面、土壌への腐植質の供給を怠ってきたため地力が低下し、作物の生命力が衰えて病害虫に弱くなってしまっているのが現状である。その結果、更に多くの農薬を使って病害を防ぐという悪循環に陥っており、この状態が続けば、やがては作物の栽培自体ができないという危機的な状況を迎える可能性もある。
【０００３】
堆肥を製造するに当り、原料となる有機物を細かく粉砕することは公知である（例えば特許文献１など）。また、発酵槽の下部から空気を供給して発酵を促進させることも公知である（例えば特許文献２〜４など）。しかし、上面から底部に向かって幅又は径が小さくなる形状（例えば逆円錐状）を有する発酵槽の側面から温風を強制通気させることにより、上記のような堆肥製造及び農業の課題を抜本的に解決し、無臭で安定的に品質のよい完熟堆肥を短期間で製造できる方法及び装置について開示した文献は、本発明者の知る限り見当らない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２８４８６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４５６３８号公報
【特許文献３】特開２００２−２６３６２２号公報
【特許文献４】特開平９−３２３０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、無臭かつ極めて短期間で品質の良い完熟堆肥を安定的に製造する方法及び装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、次の１）〜７）の発明によって解決される。
１）  上面から底部に向かって幅又は径が小さくなる形状（例えば逆円錐状）を有し、底部に排出ゲートを有し、側面から通気可能である構造の発酵槽、発酵槽を囲むと共に地上から浮かせた状態で支える箱状構造物、箱状構造物の上部に設置された発酵槽内攪拌装置、及び原料供給装置を備えたことを特徴とする完熟堆肥製造装置。
２）  発酵槽が逆円錐台状で、側面の通気構造が強制通気ダクトであり、発酵槽内攪拌装置がスクリュー式攪拌機であり、原料供給装置がコンベアーであることを特徴とする１）記載の完熟堆肥製造装置。
３）  発酵槽上部に覆いを設けたことを特徴とする１）又は２）記載の完熟堆肥製造装置。
４）  並列された複数の発酵槽と箱状構造物を有し、箱状構造物の上部に発酵槽内攪拌装置の移動機構を設けたことを特徴とする１）〜３）の何れかに記載の完熟堆肥製造装置。
５）  発酵槽内攪拌装置とその移動機構が、箱状構造物の枠体中を上下するシリンダー、箱状構造物の上部に設置されたスクリュー移動用台車、台車と一体的に設けられ且つシリンダーとスクリューの駆動部及び台車移動用モーターを載置した架台、該駆動部により駆動されるスクリューからなることを特徴とする１）〜４）の何れかに記載の完熟堆肥製造装置。
６）  少なくとも、原料受入槽に貯蔵された原料を細粒化する破砕装置、副資材貯槽から送られた副資材に消臭剤を含浸させる装置、該細粒化した原料と含浸済み副資材とを攪拌混合する装置、及び１）〜５）の何れかに記載された完熟堆肥製造装置を備えたことを特徴とする完熟堆肥製造用プラント。
７）  原料を細粒化し、水分含有率を５０〜７０％に調整し、上面から底部に向かって幅又は径が小さくなる形状（例えば逆円錐状）を有すると共に側面から通気可能な発酵槽を用いて、該側面から温風を強制的に送気することにより、発酵槽内の原料の温度を常に５０±５℃に保ち、堆肥化微生物の活動を活発化すると同時に嫌気性細菌の活動を抑えて、悪臭を発生させることなく完熟堆肥を製造する方法。
【０００７】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
農耕に適した土壌を得るには、十分な腐植質を含む有機物（完熟堆肥など）を、１０アール当り１〜２トン施用する必要があるとされている。有機物は分解する時に酸素を消費するので、易分解成分を多く含む有機物（未完熟堆肥など）を施用すると、土壌中の酸素が消費されて酸欠になり植物に害を与える。
堆肥を完熟させるには、次の（１）〜（３）の条件を満たす必要がある。
（１）栄養源…堆肥化微生物の養分となる易分解成分を多量に含む有機物を用いる。
（２）水分…堆肥化スタート時の原料の水分含有率を５０〜７０％程度に調整する。
（３）空気…堆肥化は好気性微生物の働きで行なわれるから十分な酸素を供給する。
堆肥化に不可欠な好気性微生物は自然に供給される。また、上記（１）〜（３）の条件が整えば、高温菌が活躍するようになり原料の温度が上昇する。しかし、過剰な通気は、却って温度が下がり、微生物が活動しなくなってしまうので厳禁である。易分解成分が分解され尽くした時点で完熟堆肥となる。
【０００８】
堆肥化の効果としては、次の（１）〜（４）が挙げられる。
（１）完熟堆肥を用いれば、前述した、易分解成分を多く含む有機物を施用した場合の、土壌の酸欠による植物への害を防止することができる。
（２）堆肥の原料は、藁、刈草、落葉、塵芥、糞尿などの有機物であるが、藁や刈草などはＣ／Ｎ比（有機物中の炭素と窒素の含有比率）が高く炭素分が多いので、直接施用すると炭素分を分解するために土壌中の窒素分が消費されて土壌の窒素飢餓が生じる。しかし堆肥化処理を行えば、堆肥化の過程で炭素分は二酸化炭素となって大気中に放散されるので、Ｃ／Ｎ比が改善される。
（３）堆肥化の過程では、微生物の活動で原料の温度が５０〜６５℃まで上昇し、この高温に長時間曝されることになる。その結果、病原菌、害虫の卵、雑草の種子などの大部分は死滅するなどして不活性化され、作物や人畜に無害な状態となる。
（４）糞尿や生ゴミなどは独特の汚物感や臭気を有するが、堆肥化の過程で水分が減少して手触りがよくなると共に臭気が軽減されるので、衛生感が増す。
【０００９】
また、堆肥の有用性や圃場に現れる効果としては、次の（１）〜（６）が挙げられる。
（１）堆肥を施用すると、土壌に腐植質が供給されるので、土壌の物理的・化学的性状が改善され、団粒構造の生成にも効果がある。
（２）団粒構造となった土壌は、水持ちや肥料持ちが良くなる。また腐植質は肥効成分であるアンモニア、カルシウム、カリウムなどの陽イオンを保持する能力が高い。
（３）堆肥を施用した土壌には有用な各種細菌、原生動物、ミミズなどが多くなり、これらが複雑な食物連鎖を通じて有害病原性微生物の増殖を抑制する。
（４）化学肥料を多用するとｐＨなどの土壌の化学的性質が変化し易くなるが、堆肥は多様な物質を含んでいるので緩衝作用があり、土壌の化学的変化を小さくするので、生育環境の変化による作物への悪影響を少なくできる。
（５）我が国の畑は酸性土壌が多く、反応し易いアルミニウムが多く溶出される。アルミニウムはリン酸を固定化して吸収できない形にする作用があり、作物の生育を阻害する。しかし、堆肥に含まれる腐植質は、アルミニウムと結合する力が強く、上記のような作用を阻止することができる。更に、腐食質は、銅、鉛、カドミウムなどの多量に存在すれば作物に害を与える元素に対しても同様な働きを有し、土壌に不可欠な存在である。
（６）堆肥は、窒素、リン酸、カリウムの肥料３要素を含んでいる上に、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、珪素、マンガン、モリブデンなどの微量元素を含んでいるので、バランスのとれた非常に効力の大きい肥料である。
【００１０】
本発明の装置を用いれば、上記のように作物の栽培にとって非常に重要な完熟堆肥を、３週間〜１ヶ月程度という、従来技術では到底実現できない極めて短期間で製造できる。しかも、品質が良く無臭かつ安定的に製造できる。
本発明の特徴は、原料の前処理と完熟堆肥製造装置（発酵槽施設）にある。
原料の前処理は、無臭で高速完熟させるための重要な要素であり、次の（１）〜（２）が重要である。
（１）原料の表面積を大きくして空気や微生物との接触性を高めるために、原料を細粒化する。畜糞では敷料を含んでいる場合があり、敷料のサイズが大きかったり、稲藁、バーク、オガクズなどを含んで団子状になっていたりするので破砕機により細粒化する。粒子の大きさは、０．５〜１ｃｍ程度とする。
（２）高床式のブロイラーの糞以外は、水分含有率が６０％を大幅に越えることが多いため、水分調整用の副資材（例えば、植物抽出物からなる消臭剤を含浸させたオガクズ）を混合機で十分混合して、水分含有率を５０〜７０％、好ましくは６０±５％程度まで下げる。消臭剤の具体例としては、特開２００３−６９１号（本出願人の先願）に開示されたホウセンカから抽出されたもの（商品名「サンインプレス」）が好ましい。
【００１１】
完熟堆肥製造装置（発酵槽施設）の主な特徴は、次の（１）〜（４）である。
（１）上面から底部に向かって幅又は径が小さくなる形状（例えば逆円錐状）を有し、その側面から通気可能である構造の発酵槽を用い、該側面から温風（通常５０〜６０℃程度）を強制送気することにより、原料の温度を常に５０℃前後（通常５０℃±５℃程度）に保ち、堆肥化微生物の活動を活発化させ、活性を最大限に引き上げて高速完熟を実現する。
（２）逆円錐又は逆角錐状等の発酵槽を用い、その側面から通気するので、実質上発酵槽の全面から空気が供給されること、及び底面に向かって幅又は径が小さくなることから、発酵槽内の原料に満遍なく空気が行き渡り、発酵槽内のどの位置でも原料が嫌気性化することがなく、悪臭が発生しない。即ち、嫌気性細菌が活躍する環境では悪臭が発生するが、本発明の装置では発酵槽内の全ての位置の原料に常に空気が供給され、好気性細菌が活躍する環境にあるので悪臭は発生しない。
（３）スクリュー式攪拌機等の発酵槽内攪拌装置は、完熟堆肥製造装置（発酵槽施設）の上部に設けた台車等の移動機構を使って各発酵槽に移動させるようにすれば、発酵槽の台数が増えても一式の攪拌装置で対応できる。
（４）発酵槽上部をシートで覆うようにすれば屋外設置も可能である。発酵槽内攪拌装置を毎日１回発酵槽に入れて切り返しを行うが、その時は自動巻取り機によりシートを巻いて上部を開ければよい。
【００１２】
本発明の完熟堆肥製造装置（発酵槽施設）及び完熟堆肥製造用プラントの一例について、図１、図２を参照しつつ説明する。図１は本発明の完熟堆肥製造用プラントの工程を示す図であり、図２は、図１中の発酵槽施設の拡大図である。
図１のプラントは、原料受入槽に貯蔵された原料を破砕装置に送り細粒化する工程、副資材貯槽から副資材をスクリュー式含浸装置に送り消臭剤を含浸させる工程、細粒化した原料と含浸済み副資材とを攪拌装置で攪拌混合した後、発酵槽に送る工程の組み合わせである。
図２の発酵槽施設は、底部に油圧で駆動する排出ゲートを有し側面に強制通気ダクトを有する逆円錐台状の発酵槽、発酵槽を囲むと共に地上から浮かせた状態で支える箱状構造物、箱状構造物の枠体中を上下するシリンダー、箱状構造物の上部に設置されたスクリュー移動用台車、台車と一体的に設けられ且つシリンダーとスクリューの駆動部及び台車移動用モーターを載置した架台、該駆動部により駆動されるスクリュー、細粒化した原料と含浸済み副資材の攪拌混合装置から混合済み原料を送り込むコンベアー、強制通気ダクトを通して温風を送り込む装置（図示せず）を備えている。
【００１３】
上記プラントにおける原料受入槽、原料破砕装置、副資材貯槽、スクリュー式含浸装置、攪拌装置には格別の特徴はなく、公知のものから適宜選択して用いればよい。
上記発酵槽は、底部の排出ゲートから完熟堆肥を取り出し易いように、地上から浮かせた状態で箱状構造物に取り付ける。地上からの高さは排出作業がし易いように適宜設定すればよい。また、発酵槽の形状は、上面から底部に向かって幅又は径が小さくなる形状で且つ側面から通気できるものならば特に限定はないが、逆円錐台状が最も好ましい。側面の通気構造は、通気ダクトでなくても、堆肥原料がこぼれてこない通気可能な構造ならば何でもよい。また材質は、通常ステンレス製が好ましい。シリンダー、スクリュー移動用台車、シリンダー駆動部、台車移動用モーター、スクリュー、これに限られる訳ではなく、他の攪拌装置や移動機構を採用してもよい。但し、図２は並列された３台の発酵槽とこれを囲む箱状構造物を有する場合を示しているが、発酵槽が一つの場合には、移動機構は不要である。原料を送り込むコンベアーは、図示していないが、何らかの駆動手段を設けて移動可能とし、複数の発酵槽に供給できるようにする。温風を送り込む装置も何でもよい。
プラントや発酵槽施設の大きさ、発酵槽の台数は、製造する堆肥の量に合わせて適宜設計可能である。図に示したのは、発酵槽一台で約４トンの堆肥を製造できる寸法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、無臭且つ極めて短期間で品質の良い完熟堆肥を安定的に製造可能な方法及び装置を提供できる。また、本発明の装置を導入すれば、全国にある堆肥化施設を再生させることが可能である。更に、畜産農家の糞尿処理問題を解決すると共に、耕種農家に対して潤沢に腐植質を供給できるので、農地の地力を回復させることができる。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００１６】
実施例１
図２に示す発酵槽施設を用いた、図１に示す流れの無臭高速堆肥化プラントを、表１に示す内容で設置して稼動させ完熟堆肥を製造した。表１中の「１３搬送コンベアー」は、プラント中の各装置間の原料搬送用のものである（図１中には細い実線で示した）。
１４運転制御装置については、下記（１）〜（１１）の機能について、運転速度と時間を事前にプログラムしておき、稼動時には各機能単位最後部から各段に対しインターロックを掛け、各処理がオーバーフローしないようにシーケンス制御を行った。この方法は、多くの機能部があっても一人で処理を行うことができる省力システムである。
（１）原料受入槽からの切り出しスピード（スクリューコンベアーのｏｎ・ｏｆｆ）
（２）破砕装置の運転開始と停止
（３）攪拌装置（バッチ処理時間、排出時間、原料受入れ時間など）
（４）副資材貯槽からの切り出しスピード（スクリューコンベアーのｏｎ・ｏｆｆ）
（５）スクリュー式消臭材含浸装置の運転開始と停止
（６）発酵槽の上面ロールシートの開閉
（７）発酵槽の下部排出ゲートの開閉
（８）スクリュー式攪拌機のｏｎ・ｏｆｆ
（９）スクリュー式攪拌機の昇降制御
（１０）スクリュー移動用台車の移動制御
（１１）発酵槽への通風制御
表２は、このプラントの物質収支を示したものである。
このようにして、人が感じるレベルの臭気を全く出さずに、約３週間〜１ヶ月（複数回実施すると微生物が関与することもあってバラツキが出る）で完熟堆肥を製造することができた。在来法の場合、完熟堆肥化するのに３ヶ月〜半年程度を要するのに比べれば驚異的な速さであり、しかも無臭であるから、その利用価値は計り知れない。
なお、完熟堆肥となったかどうかは、次のような簡易判定法により行った。
堆肥と水を容積比１：１０で透明な容器（メスシリンダーなど）に入れて充分に攪拌した後、３０分静置し、水が透明になれば完熟堆肥と判定した。
【表１】
2005126251.tif 000003
【表２】
2005126251.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の完熟堆肥の製造装置をプラント化した場合の流れを示す図。
【図２】図１中の発酵槽施設の拡大図。
【図１】
2005126251.tif 000005
【図２】
2005126251.tif 000006