(57)【要約】【課題】  周囲への悪臭成分が漏洩することがなく、空調装置あるいは脱臭装置への付加が小さな堆肥製造装置を提供する。【解決手段】  堆肥原料を微生物による作用で堆肥化を行なう堆肥製造装置において、内部空間の容積を調整可能とした堆肥化を行う堆肥化室を有し、堆肥化室は外気導入口および内気排出口以外を除いて密閉化され、内気排出口には脱臭装置が結合された堆肥製造装置。【選択図】  図１
2005239483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆肥原料を微生物による作用で堆肥化を行なう堆肥製造装置において、内部空間の容積を調整可能とした堆肥化を行う堆肥化室を有し、堆肥化室は外気導入口および内気排出口以外を除いて密閉化され、内気排出口には脱臭装置が結合されたことを特徴とする堆肥製造装置。
【請求項２】
堆肥化室は、上部および側面が密閉され、上部が高さ調整が可能な天井から構成され、天井は側面の気体不透過性の部材と機密を保持した状態で上下動して天井の高さの調整によって内部空間の容積を調整可能としたことを特徴とする請求項１記載の堆肥製造装置。
【請求項３】
天井は気体不透過性材料からなる斜面から形成され、斜面に生じた結露水の集水手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の堆肥製造装置。
【請求項４】
堆肥化室が壁面および天井を備えた固定構造物内に設けたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の堆肥製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆肥製造装置に関し、空調負荷が小さく内部空気の脱臭が容易であるとともに、内部での作業性が良好な堆肥製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ゴミ、汚泥、家畜排泄物の微生物発酵によって堆肥を製造する堆肥製造装置においては、堆肥製造装置内の所定の区画に原料を配置し、原料全体の発酵による堆肥化が円滑に進むように重機等によって発酵中の堆肥をかき混ぜる切り返しの操作が必要である。
【０００３】
図９は、堆肥製造装置の一例を説明する図である。
堆肥製造装置１内部の堆肥化室５は区画壁９によって区画された、複数個の堆肥化区画１０を設けており、微生物の発酵によって堆肥化が進行した原料と新規に導入された原料とが混合しないように区画化された堆肥化領域に所定量の堆肥原料１１を区画して収容している。
【０００４】
堆肥製造装置内の堆肥化領域には、搬送手段で堆肥化原料を搬入して微生物の作用によって堆肥化を行なっている。従来の堆肥製造装置にあっては、周囲が開放されたものであったが、悪臭成分が周囲へ放出されることを防止するために、堆肥製造装置を周囲の環境から密閉し、微生物による発酵に伴って発生するアンモニアや悪臭を発する臭気成分を周囲に放出しないようにするために脱臭装置２１を設けて外部に放出している。
また、堆肥製造装置内の堆肥化領域の堆肥原料は、堆肥化が円滑に進行するように切り返しを行なうことが必要となるが、大量の堆肥原料の切り返しは、パワーショベル等の重機１２で行なうことが必要である。
【０００５】
したがって、堆肥製造装置内は、パワーショベル等の重機１２が円滑な作業ができる空間が必要となり、堆肥製造装置は天井高さが高いものであった。
堆肥製造装置の天井高さが高くなると、堆肥化室の内部の容積が大きくなり、堆肥化室内部の温度、湿度の調節に必要な空調装置は処理能力が大きなものが必要となる。
また、悪臭成分を含んだ気体を脱臭装置に導入して処理する際にも、大量の気体を処理することが必要となり、大量の気体の処理が可能な脱臭装置が必要であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、微生物の発酵による堆肥製造装置において、堆肥製造装置内部の気体の温度、湿度の効率的な調整、および悪臭成分の脱臭効率が優れるとともに、堆肥化原料のトラック等による大型の運搬手段による搬入、および重機を使用した切り返しが可能であって、周囲に悪臭を放出することなく品質が優れた堆肥の製造が可能な堆肥製造装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題は、堆肥原料を微生物による作用で堆肥化を行なう堆肥製造装置において、内部空間の容積を調整可能とした堆肥化を行う堆肥化室を有し、堆肥化室は外気導入口および内気排出口以外を除いて密閉化され、内気排出口には脱臭装置が結合された堆肥製造装置である。
【０００８】
堆肥化室は、上部および側面が密閉され、上部が高さ調整が可能な天井から構成され、天井は側面の気体不透過性の部材と機密を保持した状態で上下動して天井の高さの調整によって内部空間の容積を調整可能とした前記の堆肥製造装置である。
天井は気体不透過性材料からなる斜面から形成され、斜面に生じた結露水の集水手段を有する前記の堆肥製造装置である。
また、堆肥化室が壁面および天井を備えた固定構造物内に設けたものであることを特徴とする前記の堆肥製造装置である。
【０００９】
また、堆肥化室を上部から高さ調整可能な気体不透過性材料によって形成したので堆肥化室内での切り返し等の大型の装置による作業の際には、可撓性の気体不透過性材料からなる堆肥化室の吊り下げ高さの調整によって作業に支障を生じないようにすることができる。
【００１０】
また、上部の気体不透過性材料は斜面を形成し、斜面の結露水の集水手段を有する前記の堆肥製造装置である。
天井部を形成する上部の気体不透過性材料が斜面を形成し、斜面の結露水が直接堆肥化過程にある堆肥原料に落下することを防止することができるので、空調装置の不調や停電の際にも得られる堆肥の品質が低下することはない。
【００１１】
堆肥化室が壁面および天井を備えた固定構造物内に設けたものである前記の堆肥製造装置である。
このように、堆肥化室を壁面および天井を備えて堆肥化室を覆う構造物内に設置することによって、堆肥化室はその壁面と構造物との間の空気層によって外気から断熱されるので空調の負荷を小さなものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の堆肥製造装置は、開閉可能な搬入、搬出口を設け、堆肥化室の上部空間の容積を調整可能として密閉化し、内気放出口には脱臭装置を結合したので、堆肥化室内の発酵条件の調整および脱臭が容易で、悪臭成分を外部へ放出することがない堆肥製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、堆肥原料の搬入、搬出および切り返し操作等に悪影響を及ぼすことなく、空調負荷が小さく、また悪臭成分の外部への放出を防止した堆肥化室を周囲の環境から完全密閉系として、臭気や水蒸気の放出や漏洩を完全に遮断して臭気成分の放出を防止し、さらには調節された環境の元での堆肥化に好適な条件の設定によって、堆肥化を速やかに進行させることができ、周囲環境に対する負荷、およびエネルギー等の消費量が小さな堆肥製造装置を提供することが可能であることを見いだしたものである。
【００１４】
すなわち、本発明の堆肥製造装置においては、堆肥化領域を密閉するとともに、上部の空間の容積を可変とし、堆肥製造装置内における堆肥発酵状況に応じて、密閉された空間の容積を調整し、また堆肥原料の搬入、切り返し等の際には、重機等による作業状況に応じて密閉された空間の天井高さを変化させることで、微生物発酵環境と作業環境の適正化、および空気浄化量を少なくすることが可能であることを見いだし、本発明を完成させた。
【００１５】
本発明において堆肥製造装置に設ける堆肥化室は、周囲を搬入出口を有する気体不透過性の壁面で覆い、上部には可動式の天井を設けることによって形成することができる。
堆肥化室の側面は、天井と可動状態においても機密の保持が可能なものであれば、各種の手段によって構成することが可能であるが、蛇腹状のもの、天井と連結した気体不透過性である合成樹脂製シート等の可撓性材料で形成された袋状の部材を上部から吊り下げても良く、また、気体不透過性の合成樹脂材料によって天井と一体に製造しても良い。
気体不透過性の合成樹脂製の可撓性材料としては、堆肥製造工程の臭気の大半が分子量１７のアンモニアであるので、比較的小さい分子であることから厚さ０．３ｍｍ以上の軟質塩化ビニルシート等の気体の透過性が小さな合成樹脂製のシートとすることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の堆肥製造装置は、天井、および周囲に壁面を有する既設の堆肥舎の内部に、天井梁より内側に気体不透過性の天井、および壁面によって密閉空間を形成することができるので、既存の堆肥舎の密閉化を実現することができる。
【００１７】
また、本発明の堆肥製造装置においては、密閉した内部空間の大きさは、発酵に伴うアンモニア等の臭気ガスによっても、発酵空間の気体が発酵に適正な濃度に保持されるような容量とすることが好ましい。
また、内部空間のアンモニア等の臭気成分を含有した空気は、脱臭装置に送られた後に、水蒸気とともに大気放散されるとともに、脱臭装置に送られた気体と等しい外気が取り入れられる。
【００１８】
以下に、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の堆肥製造装置の一実施例を説明する図であり、図１（Ａ）は、一部を切り欠いた側面図を示す。
堆肥製造装置１は、壁面２および天井３を有する構造物４で周囲を覆われており、堆肥化室５は、天井から吊り下げられた合成樹脂製シート等の可撓性で気体不透過性の材料から作製された上部が密閉され、また下部が開放された袋状密閉部材６によって覆われている。
また、袋状密閉部材６は上部が構造物４に取りつけられた昇降装置７によって吊り下げられており、下部は構造物４の壁面に取り付けられた固定部材８に取り付けられている。この結果、可撓性の袋状密閉部材６によって構造物４から区画された堆肥化室の空間が形成される。
【００１９】
堆肥化室５内には、区画壁９によって複数個の堆肥化区画１０が形成されており、堆肥化区画１０に堆肥化原料１１が収容されて堆肥化が行われ、堆肥化装置へ導入された時期が異なる堆肥化原料が混合することがないようにされている。
また、堆肥化原料１１から堆肥化過程において発生したアンモニア等の悪臭成分、あるいは発酵熱による温度上昇の結果発生した水蒸気によって上昇した内部の温度、湿度を調整する空調装置２０、およびアンモニアやその他の悪臭成分を除去した後、内部の空気を水蒸気とともに放散する脱臭装置２１が結合されている。
【００２０】
脱臭装置２１としては、化学的に酸化分解する方法、生物学的に悪臭成分を分解して脱臭する方法、触媒を用いて燃焼して脱臭する方法等をはじめ各種の方法を用いることができるが、各種の悪臭成分を分解するとともに、大量に発生するアンモニアを吸収して除去することが可能な脱臭液を用いた脱臭装置を用いることが好ましい。
【００２１】
具体的には、脱臭液として硫酸濃度が０．０５規定以上としたペルオキソモノ硫酸カリウム塩水溶液を用いた脱臭装置を挙げることができる。硫酸濃度を０．０５規定以上とすることによって、各種の悪臭成分を酸化分解するとともに、アンモニアの除去率９０％以上を得ることができるので効果的な脱臭を行うことが可能となる。
硫酸濃度が２規定よりも高濃度となると、脱臭液の腐食性が高まり、脱臭装置の構造材、ガスケット等として使用可能な部材が制限されるなるので、長期間安定して運転を行うためには、２規定以下とすることが好ましい。
【００２２】
また、構造物４には外気取り入れ口２２を設け、脱臭装置２１で処理されて外部へ放出された空気にみあった量の外気を取り入れることができ、その結果、内部の雰囲気は常に堆肥の発酵に好適な条件に保持することができる。
【００２３】
また、図１（Ａ）において昇降装置７を点線で示す位置まで下げた場合には、袋状密閉部材６によって形成される内部空間の容積を小さくすることが可能となり、空調装置および脱臭装置によって処理すべき気体の容積が小さなものとなるので、空調装置、脱臭装置の運転に要するエネルギーを小さくすることができる。
【００２４】
図１（Ｂ）は、袋状密閉部材を吊り上げた状態を説明する図である。
堆肥製造装置１の区画壁９によって区画した堆肥化区画１０へのダンプカー等による堆肥化原料の搬入の際には作業空間が必要となり、また、堆肥化区画１０の堆肥化原料１１を円滑に堆肥化が進行するように切り返しを行う際には、パワーショベル、ショベルーローダー等の重機１２の作業空間が必要となる。
このように作業空間が必要な場合には、袋状密閉部材６を昇降装置７によって上部へ吊り上げて内部に充分な作業空間を形成することによって円滑な作業が可能となる。
また、内部での作業の終了後は、昇降装置７を図１（Ａ）において破線で示す位置まで低下させることによって内部空間の容積を小さくできるので、温度、湿度、あるいは脱臭処理が必要な気体の量の減少が可能となる。
【００２５】
また、堆肥製造装置においては、堆肥化原料の発酵過程において発酵熱によって大量の水蒸気が発生する。堆肥化室に結合した空調装置が正常に動作している場合には、温度、湿度は所定の大きさに保持され、発酵とともに堆肥の含水量は低下する。
ところが、停電等によって空調装置が正常に動作しない際には、発生した水蒸気が天井に結露し、結露した水が堆肥化原料に落下することが起こる。
このようなことが起こると醗酵によって水分の含有量が減少した堆肥化原料の水分の含有量が増加することとなるので、堆肥化原料１１上へ結露水が落下することを避ける必要がある。
【００２６】
図２は、本発明の他の実施例を説明する図である。
図２（Ａ）に示した堆肥製造装置は、大量に水蒸気が発生する堆肥化区画１０の上方に位置する天井部２５には、波状の傾斜面２６を設けたことを特徴としている。
堆肥化区画から発生した水蒸気は、堆肥製造装置の天井部２５において波状の傾斜面２６に結露するが、天井部の傾斜面を通じて結露水が集水される。その結果、結露水が堆肥化区画１０上に落下を防止することができる。
【００２７】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す天井部を説明する図であり、天井部に樋を設けた例を説明する図である。
波状の傾斜面を有する天井部２５の表面はアルミニウム製の傾斜面２６から構成されている。アルミニウム製の傾斜面は熱伝導が大きく結露水の量も多くなるが、図に示すように波状の傾斜面を表面張力に応じた角度で設定すると、比較的長い距離を結露水は落下することなく集水される。例えば、表面をアルマイト処理したアルミニウム板の場合には、角度を２６度に設定した場合には、傾斜面が６０ｃｍの距離を有している場合にも結露水は落下することはなく、傾斜面の表面を伝わって樋２７へと集められる。
【００２８】
図２（Ｃ）は、傾斜面に溝２８を設けた例であり、傾斜面に設けた溝を通じて集めることができる。また、傾斜面を設ける部分は図２に示したように堆肥化区画の上部のみとせずに、天井部の全面に設けても良い。
以上のように天井部に結露水を集めることが可能な傾斜面を設けるとともに樋等の結露水を集める手段を設けたので、停電等によって空調装置等が動作しない場合でも、結露水が堆肥化区画へ落下することはなく、堆肥中の水分含有量を増加させるという問題は生じない。
【００２９】
図３は、本発明の他の実施例を説明する図であり、図１と同一の図示記号については同一ものであるので説明を省いている。
図３（Ａ）に示した堆肥製造装置は、堆肥化室５の天井部の全体を中央部が最も高い曲面を有した溝付天井２９によって形成した例を示す図であり、図３（Ｂ）は、下から天井面を見た斜視図である。なだらかな曲面状の傾斜面を有した天井面には、両端部へ向かって溝２８が形成されているので、結露水は溝を通じて両端部へと集水される。
この図では、天井部が曲面状である例について説明したが、曲面状の天井面に限らず、平面状のなだらかな傾斜面であっても良い。また、天井部を形成する平面状の傾斜面は一枚に限らず、複数の傾斜面によって形成されたものであっても良く、傾斜角度は、天井面を構成する部材の水に対する表面張力と天井の大きさによって適宜定めることができる。
このような形状の天井部によっても結露水を効果的に集めることが可能となり、停電等によって空調装置等が動作しない場合でも、結露水が堆肥化区画へ落下することはなく、堆肥中の水分含有量を増加させるという問題は生じない。
以下に実施例を示し、本発明を説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１に示す、屋根および周囲に壁面を有する間口１５．６ｍ、奥行き２６ｍ、軒桁高さ９．１２ｍの構造物内に、厚さ０．３ｍｍの軟質塩化ビニル樹脂製シートによって内部の空間容積が可変となるよう密閉化した。堆肥化区画は８区画あり、１区画あたりの堆積量は９７．５ｍ3 であり、総総堆積量７８０ｍ3 であった。
堆肥製造装置の全体の構造物の内部の空間容積は、２９２０ｍ3 であった。また、密閉化後の空間容積は、内部の天井高さを７ｍとしたときは、２０６０ｍ3 、内部の天井部の高さを４ｍとしたとき８４０ｍ3 であった。
【００３１】
以上の堆肥製造装置では、Ｃ／Ｎ比８．４、炭素含有量８．６％、水分量８０％の食品系汚泥を原料として日量４ｔを受入て５６日間の発酵で、原料嵩高を４０％に減容した。
Ｃ／Ｎ比１２、炭素含有量１６．５％、水分量３０％の堆肥を製造しており、アンモニアの発生速度は、０．０１７１ｋｇ／ｈｒ、すなわち０．０２３ｍ3／ｈｒであった。
処理風量３００ｍ3／ｍｉｎ 、アンモニア除去率９９％以上の処理能力をもつ脱臭装置で施設内空気の浄化排気し、同容積の外気を工場内に入れることとした。なお、脱臭は、酸濃度０．０５規定以上の硫酸水溶液と過硫酸塩からなる脱臭液との接触によって行った。
【００３２】
また、堆肥製造装置内で平衡となるアンモニアの量（容積（ｍ3） 、質量（ｋｇ））を求めると、密閉化しない堆肥製造装置では、図４で示すように、平衡量は、容積：０．００３６ｍ3 、質量：０．００２７ｋｇ、図１で示す堆肥製造装置では、内部の密閉化天井高さ７ｍで、図５で示すように、平衡量は、容積：０．００２６ｍ3 、質量：０．００２０ｋｇとなった。
【００３３】
密閉化した天井高さ４ｍでは、図６で示すように、平衡量は、容積：０．００１１ｍ3 、質量：０．０００８ｋｇとなり、密閉化と容積可変により、単位時間内の工場内浄化量が増えた結果、アンモニア平衡量を大幅に減ずることが可能となった。
このことは、工場内アンモニア平衡量をそれ程下げる必要のない時間帯、例えば重機作業等人的作業のない時間帯などには、密閉化天井を高さ４ｍの位置まで下げ、処理風量を１／２〜１／３まで減じることが可能であり、脱臭、空調に要する経費を削減することを可能とするものである。
【００３４】
また、重機作業等人的作業開始前には、天井を７ｍ高さまで引き上げると同時に外気が入ってアンモニアの平衡濃度を１／２程度に減ずるので、人的作業前に特段処理風量を高める必要もない。
また、本発明のように可撓性の部材によって密閉化前には３００ｍ3／ｍｉｎ 程度の空気処理量で堆肥製造装置内を陰圧に保つことは不可能であったが、可撓性の部材の天井で覆うことによって天井高さ７ｍ、空気処理量１９５ｍ3／ｍｉｎ の時で９９８ｈＰａ、天井高さ４ｍ、空気処理量１７０ｍ3／ｍｉｎ の時で９９６ｈＰａの陰圧を保つことが可能になり、臭気の堆肥製造装置から外部への漏洩なく脱臭処理が可能となった。
【実施例２】
【００３５】
実施例１と同様の堆肥化原料によって水分の発生について測定した。水蒸気の発生速度は、１．８０ｋｇ／ｈｒであった。３００ｍ3／ｍｉｎ の処理風量で堆肥製造装置内の空気を浄化排気し、同容積の外気（２０℃／５０％ＲＨ）を堆肥製造装置内に取り入れることによって、堆肥製造装置内は発酵熱により３４℃で恒温状態となった。
図７に示すように、密閉化天井高さ７ｍのとき、堆肥製造装置内の全水分量は２６ｋｇで平衡状態となり、相対湿度は３７％ＲＨとなる。
【００３６】
一方、図８に示すように天井高さを４ｍに下げたときには、全水分量は９．５ｋｇで平衡状態となり、相対湿度は３３％ＲＨとなった。
天井高さを低くすることで単位時間内の換気回数が増え、密閉空間内の全水分量を大幅に低下することができた。
このことは、堆肥製造装置内相対湿度をそれ程下げる必要のない時間帯、すなわち重機作業等人的作業のない時間帯などには、天井高さ４ｍの位置まで下げ、処理風量を１／２〜１／３まで減じることが可能であり、除湿にかかる経費を削減することが出きるものである。また、重機作業等人的作業開始前には、天井を７ｍ高さまで引き上げ、同時に外気が入って相対湿度を減ずるので、人的作業前に特段処理風量を高める必要もない。
【実施例３】
【００３７】
実施例１の堆肥製造装置において、図２に示すように、堆肥化区画の上部に位置する片側幅６ｍ、奥行き２６ｍの部分の両側を透過性材料として表面をアルマイト処理した長さ０．５５６ｍのアルミニウム板を、水平面となす角度２６°で波状に取り付け、波状部の下部には樋を取り付けた。
微生物活動に伴う酸素消費量は、０．１１ｍ3／ｈｒ であり、これによる発熱で密閉空間内は平均３４℃となっている。外気が２０℃／５０％ＲＨの場合、天井の高さを４ｍの高さに下げ３００ｍ3／ｍｉｎ の脱臭処理・換気を行っている状態で、密閉空間内は３３％ＲＨが保たれている。
しかし、空調装置および脱臭装置による換気量を６５ｍ3／ｍｉｎ まで低下した状態を３０分間続けると、湿度は９０％ＲＨを越え、結露による嫌気性状態をまねき、微生物発酵が正常に保てない事態となってしまう危険があるが、天井部分にアルミニウム製の部材を設けたので、アルミニウム製の天井部分の大きな熱伝導によってアルミニウム表面に結露し、その結果、４ｋｇ／ｈｒの結露水を集めることができた。
このように、停電、あるいは空調装置等の故障の際にも発生した水分を除去することが可能となり、微生物の異常な発酵等への移行を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願の発明によって、生ゴミ、堆肥、汚泥等の微生物発酵、家畜糞尿等の堆肥製造装置を密閉化すると共に、堆肥製造装置内において作業しない場合には、天井高さを低くして内部の容積を小さくすることができるので空調装置、あるいは脱臭装置において処理すべき空気量が少なくなるので、必要なエネルギー量を少なくすることが可能となり、産業上も極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の堆肥製造装置の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施例を説明する図である。
【図４】図４は、比較例で示した密閉化しない堆肥製造装置による平衡関係を説明する図である。
【図５】図５は、実施例の堆肥製造装置による平衡関係を説明する図である。
【図６】図６は、実施例の堆肥製造装置による平衡関係を説明する図である。
【図７】図７は、堆肥製造装置の密閉化天井高さ７ｍのときの水分量の推移を説明する図である。
【図８】図８は、堆肥製造装置の密閉化天井高さ４ｍのときの水分量の推移を説明する図である。
【図９】図９は、従来の堆肥製造装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…堆肥製造装置、２…壁面、３…天井、４…構造物、５…堆肥化室、６…袋状密閉部材、７…昇降装置、８…固定部材、９…区画壁、１０…堆肥化区画、１１…堆肥化原料、１２…重機、２０…空調装置、２１…脱臭装置、２２…外気取り入れ口、２５…天井部、２６…傾斜面、２７…樋、２８…溝、２９…溝付天井
【図１】
2005239483.tif 000003
【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】
2005239483.tif 000008
【図７】
2005239483.tif 000009
【図８】
2005239483.tif 000010
【図９】
2005239483.tif 000011