(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側に堆肥原料の投入部５を有し、他側に排出口９を設けた加圧・混練処理槽４の中心軸方向に、投入原料を加圧・混練するための圧送スクリュー７を配設した堆肥原料の加圧・混練装置において、前記圧送スクリュー７を、処理槽軸方向の回転軸１０に取付けられ、堆肥原料を排出口９側から投入部５側へ加圧・混練しながら後退圧送する螺旋スクリューからなる内側後退スクリュー羽根１２と、この内側後退スクリュー羽根１２の前記螺旋スクリュー外側ピッチ間に固定されたフレーム１１´に、前記内側後退スクリュー羽根１２の外側へ向け、且つ、送り向きを逆にして結合され、堆肥原料を投入部５側から排出口９側へ加圧・混練しながら前進圧送する複数の羽根片からなる外側前進スクリュー羽根１１と、を有する内外二重の同芯羽根に形成したことを特徴とする加圧・混練装置
【請求項２】
前記内側後退スクリュー羽根１２の螺旋スクリューを送り方向へ向かうにしたがって縮径させたテーパー状に形成するとともに、前記外側前進スクリュー羽根１１の送り面積を送り方向に向かうしたがって次第に縮小させたことをさらに特徴とする請求項１記載の堆肥原料の加圧・混練装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は畜産排泄物やし尿処理汚泥、生活排水汚泥等の有機物含有廃棄物またはこれらとセルロース含有有機物の混合物からなる原料を処理して堆肥を製造するための原料の加圧・混練処理装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
近年、畜産農家から排出される牛糞、鶏糞などの畜糞による公害が拡大し、特に、Ｏ−１５７に代表される病原性大腸菌が社会問題となっている。
また、家畜の飼料のほとんどを輸入で賄っているところから、輸入飼料に混入している雑草の種子が家畜の体内を通過して畑地で発芽し、これらの外来雑草が農家を苦しめている。
【０００３】
さらに、最近、ダイオキシンなどの問題で都市ゴミや汚泥スラッジの焼却が困難になったことから、これらの堆肥化が急速に進められているが、これらの原料には多くの大腸菌、細菌、ウイルスなどの微生物群が寄生しており、堆肥化した後でもサルモネラ菌が検出されるなど、病原性微生物が問題となっている。
【０００４】
本来、これらの問題は、原料を堆肥化するときの発酵熱によって有害微生物を死滅させることによって解決するのが理想であるが、上記の微生物群を死滅させるには原料を７０℃以上の温度下に１分以上、滞留させることが必要であるため、現実には現今の堆肥化方法でこれを実現することは困難であった。
例えば、特開平５−１０５５６４号公報に開示されているように、堆肥原料を加圧・混練して圧縮熱と摩擦熱で昇温させることにより、高温菌を活性化し、低・中温菌を死滅させる、いわゆるスクリーニング方式の堆肥製造装置はすでに本発明者によって開発され、市場に供給されているが、この装置に使用されている原料の加圧・混練装置は、処理槽内の原料の流れが一方向であり、出口ゲート付近に圧力が集中する構造であるため、７０℃以上に昇温するのは出口ゲートに達した時点の数秒間であり、直ちに出口から開放されて急激に温度が低下するため、微生物は殺死にいたらない。
【０００５】
すなわち、処理槽内の原料の加圧・混練によって原料温度を７０℃以上で１分以上持続させるには、少なくとも、処理槽の中間部付近から所定の高温に達していることが必要であるが、従来の上記加圧混練方式では、出口ゲート付近でようやく所定の高温に達するに過ぎないため、７０℃以上の温度を１分以上所定持続させることができなかった。
また、従来の方式で、中間部付近から所定の高温に昇温させようとして出口ゲートを絞ると、出口ゲート付近がさらに高圧となり装置がオーバーパワーとなってしまう。
【０００６】
このように、従来の加圧混練装置を使用する堆肥製造装置は、微生物群の死滅に必要な高温状態を持続できないため、Ｏ−１５７などの有害微生物群を死滅させた堆肥を生産することが事実上不可能であった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、原料中の有害微生物群を効率よく死滅させることができる堆肥原料の加圧・混練装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による堆肥原料の加圧・混練装置は、一側に堆肥原料の投入部を有し、他側に排出口を設けた加圧・混練処理槽の中心軸方向に、投入原料を加圧・混練するための圧送スクリューを配設した堆肥原料の加圧・混練装置において、前記圧送スクリューを、処理槽軸方向の回転軸に取付けられ、堆肥原料を排出口側から投入部側へ加圧・混練しながら後退圧送する螺旋スクリューからなる内側後退スクリュー羽根と、この内側後退スクリュー羽根の前記螺旋スクリュー外側ピッチ間に固定されたフレームに、前記内側後退スクリュー羽根の外側へ向け、且つ、送り向きを逆にして結合され、堆肥原料を投入部側から排出口側へ加圧・混練しながら前進圧送する複数の羽根片からなる外側前進スクリュー羽根と、を有する内外二重の同芯羽根に形成したことを特徴とする。
【０００９】
前記内側後退スクリュー羽根の螺旋スクリューを送り方向へ向かうにしたがって縮径させたテーパー状に形成するとともに、前記外側前進スクリュー羽根の送り面積を送り方向に向かうしたがって次第に縮小させた構成にしてもよい。
【００１０】
本発明の堆肥原料の加圧・混練装置は、堆肥製造装置の加圧・混練処理槽に投入した堆肥原料を処理槽の排出ゲート側への前進方向と排出ゲート側からの後退方向の相反する内外二層の流れを形成する圧送スクリューで加圧・混練することにより、前進方向の加圧・混練で昇温された原料の一部を後退方向へ加圧・混練しながら処理槽内を循環させ、これにより、原料中の微生物の表面を損傷させると同時にこの原料を処理槽内において７０℃以上の温度下に１分以上滞留させて原料中の微生物を殺死させるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明による堆肥製造装置の全体構成を示すもので、牛糞、鶏糞などの畜産排泄物、し尿処理汚泥、生活雑排汚泥などの有機物含有廃棄物１ａと、畜産敷料として使用される草、わら、籾殻、木材チップなどのセルロース含有有機物１ｂが、堆肥原料として、各々の定量供給フイーダ２、可変供給フイーダ３を介して、加圧・混練処理槽４の投入ホッパ５に送られ、上記廃棄物１ａとセルロース含有有機物１ｂを混合して、これら原料を水分４５〜７５重量％に調整する。この場合、セルロース含有有機物は原料の水分調整材として使用される。
【００１２】
加圧・混練処理槽４に投入された原料は、原動機６によって回転駆動される圧送スクリュー７で加圧・混練されることにより、原料中の大腸菌、細菌、ウイルスなどの微生物の表面が損傷をうけるとともに、圧縮熱と摩擦熱により加圧・混練処理槽４内において７０℃以上の温度下に１分以上滞留させることにより、原料中の前記微生物群を死滅させる。
【００１３】
すなわち、本発明は、原料中の微生物の組織表面に損傷を与えた上で、この損傷を受けている微生物群を７０℃以上の温度下に１分以上存在させるもので、損傷組織が上記高温の下に所定時間滞在することによって殺菌効果を高め、微生物を死滅させるものである。
このために、本発明では以下に示すように、新規な加圧・混練装置により、特殊な加圧・混練処理がなされる。
【００１４】
本発明に使用される加圧・混練装置８は図１及び図２に示すように一側に原料投入ホッパ５を有し、他側に排出口９を有する加圧・混練処理槽４内の軸方向に、モータ等の原動機６によって回転駆動される前記圧送スクリュー７が設置されている。尚、排出口９はゲート９´によって開閉されるようになっている。
【００１５】
この圧送スクリュー７は、原料を排出口９側に加圧・混練しながら送り出す前進スクリュー羽根１１と、排出口９側から投入ホッパ５側に加圧・混練しながら押し戻す後退スクリュー羽根１２が共通の回転軸１０に内外二重の同芯スクリューを形成するようにして固定されている。
【００１６】
図の実施例の加圧・混練装置８は、回転軸１０の軸体に取付けた螺旋スクリューが後退スクリュー羽根１２となるように向きを設計するとともに、この後退スクリュー羽根１２の外側にフレーム１１´を介して固定した羽根片が前進スクリュー羽根１１となるように向きを設計してある。
尚、図に示すように、ホッパ５の下方の回転軸部には従来と同様の原料送り出しスクリュー１３を設けておいてもよい。さらに、原料を切断し、また、回転軸１０と原料の共廻りを抑制するために処理槽４内に向けて固定歯１４を突設してもよい。
【００１７】
図の実施例では内側のスクリュー羽根１２を螺旋スクリューで形成し、内側スクリュー羽根１２のピッチ間に固定されたフレーム１１´に外側スクリュー羽根１１の羽根片を結合して内外二重の同芯スクリューを形成している。ただし、本発明の加圧・混練装置８の圧送スクリュー７は回転軸１０に内外二重のスクリューが同心的に一体結合され、内側スクリュー羽根１２と外側スクリュー羽根１１が原料を互いに逆方向で加圧・混練する機能を有するものであれば、他のいかなる構造でもよい。例えば、図の実施例とは逆に内側スクリュー羽根１２を前進スクリュー羽根とし、外側スクリュー羽根１１を後退羽根として設計してもよい。
【００１８】
また、圧送スクリュー７の前進スクリュー羽根１１と後退スクリュー羽根１２の径、すなわち、圧送断面積は後方から前方に向けて均一でもよいが、好ましくは図１、図２の実施例のように、各々の原料送り方向に向けて次第に圧送断面積が縮小するようにテーパー状に形成する。このように構成すると進行方向及び後退方向の原料の加圧が加速度的に進む。従って、原料を短時間に高い温度に昇温させ、高温をより長い時間維持させることができる。この構造のものは鶏糞のように原料の水分が比較的多い場合に有利である。
【００１９】
また、前進スクリュー羽根１１、後進スクリュー羽根１２のピッチは、牛糞のように粘性の低い原料の場合は等ピッチでよいが、鶏糞のように粘性の高い原料の場合はスクリューのピッチを次第に拡げるのが望ましい。
【００２０】
図の実施例の加圧・混練装置による原料の加圧・混練工程を説明すると、処理槽４の投入ホッパ５から導入された原料は、送り出しスクリュー１３によって、圧送スクリュー７に送り出される。圧送スクリュー７に供給された原料は、外側の前進スクリュー羽根１１によって加圧・混練され、また、固定歯１４によって剪断されながら排出口９側に送り出され、その過程で圧縮熱、摩擦熱によって昇温される。
【００２１】
圧送スクリュー７は、前記のように外側の前進スクリュー羽根１１と後退スクリュー羽根１２を同芯の二重層となるように配置してあるので、前進スクリュー羽根１１によって昇温された原料の一部は排出口９付近で内側の後退スクリュー羽根１２に巻き込まれ、逆方向へ加圧・混練される過程で温度がさらに上昇する。特に、逆方向の加圧・混練工程では前進方向の原料と後退方向の原料のすれ違いの摩擦が付加されるので、原料の昇温が促進されるとともに、昇温された原料が圧送スクリュー７の内外スクリューを循環しながらさらに加圧・混練されることにより、原料は圧送スクリュー７の後部、すなわち、図の例では処理槽４の中間付近で７０℃以上に達し、その状態でさらに前進スクリュー羽根１１によって排出ゲート９´まで加圧・混練されるため、最終的には９０℃に昇温させることができる。
尚、前進方向と後退方向の原料送り量は６対４程度の割合が好ましい。
【００２２】
このように、本発明は、処理槽４の中間位置で原料が７０℃以上に達し、この位置から排出口９に送られるまでの間、この温度以上にさらに昇温されながら処理槽４内に滞留する。従って、原料は７０℃以上の温度のもとに少なくとも１分以上、好ましくは３分以上維持されることにより、Ｏ−１５７などの病原性大腸菌をはじめ、菌、ウイルスなどの微生物群が死滅する。
【００２３】
加圧・混練装置８から放出された原料は上記の高温維持処理により、堆肥化に必要な高温発酵菌も死滅しているので、このままでは発酵しない。
このため、発酵を目的とした新たな微生物を添加する必要がある。しかし乍ら、処理槽４の排出口９から出てくる処理原料は、高温で、しかも、発酵に適した水分に保つ必要から固塊状になっているので新たに菌（微生物）を入れても増殖しない。
【００２４】
上記の問題を解決するために、本発明はさらに、処理槽４から排出される原料を、粉砕機１５で微粉砕し、これにより、空気と充分接触させながら冷却による発酵温度調整をする過程で、あるいは、粉砕と温度調整をした後に、タンク１６から発酵のための微生物を添加するか、もしくは、タンク１７から発酵微生物を含んでいる堆肥の一部を添加して発酵させる。
【００２５】
かくして、新たに発酵微生物を添加した原料は所定時間、堆積発酵条件下に置くことにより、優良微生物のみによる発酵が進み堆肥１８となる。
【００２６】
【効果】
本発明は原料が処理槽の中間位置付近で７０℃以上に昇温し、組織表面を破壊させた微生物群が処理槽の排出口から放出されるまでの間、この高温に維持されるので、Ｏ−１５７などの病原性大腸菌、細菌、ウイルス等を効果的に死滅させることができる。
また、原料の激しい摩擦により、種子や菌の表面細胞膜に損傷を与えることによって確実に殺死することができる。
【００２７】
本発明は原料の微生物群を死滅させた後、優良な農業用微生物だけで発酵させるので良質な堆肥を低コストで生産することができる。
従来、原料に良質微生物を添加して堆肥する場合、コスト面からこれらの微生物の少量を基菌として有機資材に添加し、増殖させて使用する試みがなされているが、原料の定住着床菌の勢力が強く、新しく入れた菌が増殖しにくいという問題があった。本発明は原料の菌、微生物を死滅させてあるので、添加有効菌の培養増殖が容易となり、これらの問題も解消する。
【００２８】
堆肥製造時の悪臭の主要原因物質である吉草酸、酪酸、カプロン酸等の有機酸の混酸は、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）を持っているが、５５℃以上の高温度の持続でこのカルボキシル基が外れ、空中に揮散しなくなるので悪臭が大幅に減少する。
【００２９】
本発明に使用される加圧・混練装置は、相対する方向に原料を加圧・混練する内外二重の同芯スクリューを配した圧送スクリューを使用しているので、効率のよい高温維持機構を小型、低コストの装置で提供することができるとともに、一方向の加圧・混練スクリューを使用する場合に比較して電力消費を４０％減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による堆肥原料の加圧・混練装置を使用した堆肥製造装置の全体構成図
【図２】本発明の堆肥原料加圧・混練装置の拡大断面図
【符号の説明】
１ａ…有機物含有廃棄物
１ｂ…セルロース含有有機物
２、３…フイーダ
４…加圧・混練処理槽
５…投入ホッパ
６…原動機
７…圧送スクリュー
８…加圧・混練装置
９…排出口
９´…排出ゲート
１０…回転軸
１１…前進スクリュー羽根
１１´…フレーム
１２…後退スクリュー羽根
１３…送り出しスクリュー
１４…固定歯
１５…粉砕機
１６、１７…タンク
１８…堆肥
１９、２０、２１、２２…フイーダ
２３…モータ
【図１】
0004091700.tif 000002
【図２】
0004091700.tif 000003