(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆肥原料を醗酵させるための醗酵槽を上方の第１醗酵室と下方の第２醗酵室に区画するとともに、第１醗酵室内の堆積物を下方の第２醗酵室に移行させるための少なくとも１組の中間スクリュー装置が醗酵槽の高さ方向の中間部分に水平方向に配設され、さらに前記第２醗酵層の底部には、醗酵処理された堆積物を醗酵槽外に順次取り出すための排出スクリュー装置を配設した排出スクリュー室が設けられ、かつ前記第１醗酵室上部には、醗酵堆積層内を通過した空気を排気するための排気口と、堆肥原料を送入するための送入口が設けられている深層醗酵槽であって、前記中間スクリュー装置は、スクリュー羽根を備えた少なくとも一対のスクリュー軸からなり、上方の堆積物を一対のスクリュー軸の間に巻き込む方向に回転するよう設定され、かつ前記スクリュー軸を回転させたときに堆積物をスクリュー軸の両端部から中央方向に移送するように前記スクリュー羽根の向きが設定されていることを特徴とする深層醗酵槽。
【請求項２】
前記排出スクリュー装置は、スクリュー羽根を備えた少なくとも一対のスクリュー軸からなり、上方の堆積物を一対のスクリュー軸の間に巻き込む方向に回転するよう設定され、かつ前記スクリュー軸を回転させたときに堆積物をスクリュー軸の一端部から他端部方向に移送するように前記スクリュー羽根の向きが設定されるとともに、そのピッチは移送方向に向けて等差数列的に拡開して設定されたものである請求項１に記載の深層醗酵槽。
【請求項３】
前記排出スクリュー室は、前記排出スクリュー装置の排出口の床の最端部と前記第２醗酵室の内壁最下端部とを結ぶ直線が、水平面に対して角度４５度以下である請求項２に記載の深層醗酵槽。
【請求項４】
前記醗酵槽を形成する壁体のうち、少なくとも対面する一対の壁面が、上方から下方に向けて拡開形状に形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の深層醗酵槽。
【請求項５】
前記醗酵槽を形成する少なくとも壁体には、多数の空気放出孔を備えた複数の空気管を配設するとともに、これら空気管には、流量計、圧力計、調節弁を配置した供給枝管を介して、大内径の空気供給用マニホールドから空気が供給されるようにした請求項１から請求項４のいずれかに記載の深層醗酵槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機質廃棄物を堆肥原料として、生物醗酵させる醗酵槽の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機質廃棄物を生物醗酵させて堆肥化するには、種菌を添加し、菌の活性化温度に加熱し、適度の湿度を保ちつつ保持または攪拌するのであるが、十分に熟成させた生物醗酵を行わせるには、有機質廃棄物を堆積させて４０〜６０％の含水状態を維持し、３〜４か月間、自然発酵させて熟成させることが必要であった。このために発酵用大型容器を並べて配置するか、または原料を堆積させて置くために、広い用地が必要であった。
【０００３】
この生物醗酵には、このように堆積物の水分を相当期間にわたり維持する必要があり、また十分に醗酵、熟成させた後、水分１０％台の堆肥に仕上げる必要があることから、短時間の処理で醗酵と乾燥を並存させることは技術的にも困難であった。
【０００４】
一方、本件出願人は、生ごみを効率よく生物醗酵させる装置として、特開２０００−２３７７２４号公報に記載のものを提案している。この処理装置は、堆肥化した一部を再度槽内に戻すなど、醗酵効率を向上させたものであるが、一般家庭から廃棄される１か月分の生ごみを対象とするものであるから、大規模な醗酵処理に適しているとは言えず、スケールアップすることも困難であった。
かくして、有機質廃棄物を集約して大規模に生物醗酵させるに好適な醗酵槽は実用化されていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、生ごみを効率よく生物醗酵させる装置として、広い用地を必要としないスペースセービングに優れ、有機質廃棄物を集約して行う大規模な醗酵処理に適した深層醗酵槽を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、堆肥原料を醗酵させるための醗酵槽を上方の第１醗酵室と下方の第２醗酵室に区画するとともに、第１醗酵室内の堆積物を下方の第２醗酵室に移行させるための少なくとも１組の中間スクリュー装置が醗酵槽の高さ方向の中間部分に水平方向に配設され、さらに前記第２醗酵層の底部には、醗酵処理された堆積物を醗酵槽外に順次取り出すための排出スクリュー装置を配設した排出スクリュー室が設けられ、かつ前記第１醗酵室上部には、醗酵堆積層内を通過した空気を排気するための排気口と、堆肥原料を送入するための送入口が設けられている深層醗酵槽であって、前記中間スクリュー装置は、スクリュー羽根を備えた少なくとも一対のスクリュー軸からなり、上方の堆積物を一対のスクリュー軸の間に巻き込む方向に回転するよう設定され、かつ前記スクリュー軸を回転させたときに堆積物をスクリュー軸の両端部から中央方向に移送するように前記スクリュー羽根の向きが設定されていることを特徴とする本発明の深層醗酵槽によって、解決することができる。
【０００７】
また、本発明は、前記醗酵槽を形成する壁体のうち、少なくとも対面する一対の壁面が、上方から下方に向けて拡開形状に形成されている形態の前記深層醗酵槽、あるいは、前記醗酵槽を形成する少なくとも壁体には、多数の空気放出孔を備えた複数の空気管を配設するとともに、これら空気管には、流量計、圧力計、調節弁を配置した供給枝管を介して、大内径の空気供給用マニホールドから空気が供給されるようにした形態の前記深層醗酵槽として、好ましく具体化される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の深層醗酵槽に係る実施形態について、図１〜５を参照しながら説明する。
先ず図１、２において、本発明の深層醗酵槽１は、外形上、四周を囲う壁体１１と、屋根１２を備えた建造物であり、その内部に堆肥原料を収容し、醗酵させる槽を形成している。そしてその特徴とするところは、先ず第１に、この醗酵槽１を上方の第１醗酵室２１と下方の第２醗酵室２２に区画するとともに、第１醗酵室２１内の堆積物を下方の第２醗酵室２２に移行させるための少なくととも１組の中間スクリュー装置３が醗酵槽１の高さ方向の中間部分に水平方向に配設されている点にある。
【０００９】
図２では、この中間スクリュー装置３は、スクリュー軸３３a、３３b、およびスクリュー軸３４a、３４bの２組の組み合わせからなり、変速機３１を介した原動機３２によって回転され、第１醗酵室２１内の堆肥原料の堆積物を順次、掻き落して第２醗酵室２２へ送り込むように構成されている。
【００１０】
次に第２の特徴は、中間スクリュー装置３によって送り込まれた醗酵過程の堆肥原料を堆積するための前記第２醗酵室２２の底部には、醗酵処理された堆積堆肥を醗酵槽１外に順次取り出すための排出スクリュー装置４を配設した排出スクリュー室６が設けられている点にある。図１、図２の事例では、このこの排出スクリュー装置４は、一対のスクリュー軸４３a、４３b、およびその外側に配列したスクリュー軸４４a、４４bを含む合計４本のスクリュー軸の組み合わせからなり、変速機４１を介した原動機４２によって回転され、第２醗酵室２２内の醗酵処理された堆肥堆積物を、底部から掻き出して、搬出コンベヤ７上に送り出すように構成されている。
【００１１】
さらに、第３の特徴は、前記第１醗酵室２１の上部には、図１に示すように、屋根１２に醗酵堆積層内を通過した空気を排気するための排気口１４と、堆肥原料を送入するための送入口１５が設けられている点である。なお、屋根１２の天井面は、傾斜構造に形成され、結露または凝縮水分を受け、排水するためのドレン溝１３が屋根軒部分に設けられている。
【００１２】
以上説明した本発明における堆肥原料は、各種の有機質廃棄物が用いられる。
例えば、家庭やレストランから廃棄される生ごみや食材廃棄物、伐採した樹木枝葉チップ、食品工場から排出される食品廃棄物、製紙工場から排出される植物繊維廃棄物、ごみ処理場に集約される可燃ごみなど、有機質廃棄物（プラスチックを除く）が広く適用される。
【００１３】
以上説明した通り、本発明の醗酵槽１は、醗酵室が上下に段積みされており、その間に中間スクリュー装置３が介在するから、堆肥原料を上方から下方に向けて順次移動させながら円滑に醗酵反応させることができるうえ、設置面積を最小に設定することが可能となる利点が得られる。例えば、この実施形態のように、２段に段積みする場合には、横置き方式に比較して、少なくとも所要設置面積は、１／２以下に小さくすることができる。
【００１４】
なお、前記醗酵槽１を形成する４周面の壁体の内面は、上方から下方に向けて拡開形状に傾斜、形成されていて、内部の堆積物がブリッジ現象を生じることなく上方から下方に円滑に移行するよう配慮されている。このような目的のため、前記壁面１１a、１１bのうち、少なくとも対面する一対の壁面、例えば、スクリュー装置が掛け渡される壁面１１a、１１aを傾斜させる必要があり、その傾斜角度は垂直方向から２〜３°が好ましい。まお、この壁体自体は、内部躯体としてはコンクリート、鉄筋コンクリート、鉄骨構造、壁面はコンクリート、モルタル仕上げ、セメント板、など耐腐食性、耐火性、耐磨耗性の適宜な材料で構成されるものである。
【００１５】
次に、前記の中間スクリュー装置について図３を参照してさらに詳述する。
この中間スクリュー装置３は、スクリュー羽根を備えた少なくとも一対のスクリュー軸３３ａ、３３ｂ（図２、３の事例では、一対のスクリュー軸３４ａ、３４ｂが追加され、２組のスクリュー軸から構成されている）からなり、上方の堆積物を一対のスクリュー軸３４ａ、３４ｂの間に巻き込む方向に回転するよう設定され、かつ前記スクリュー軸３４ａ、３４ｂを回転させたときに堆積物をスクリュー軸の両端部から中央方向に移送するように前記スクリュー羽根の向きが設定されているのが好ましい。
【００１６】
このように設定されたスクリュー羽根を備えた一対のスクリュー軸３３ａ、３３ｂ（サイズの一例は、長さ６０００ｍｍ、外径３８０ｍｍ、羽根高さ７５ｍｍ、ピッチ３００ｍｍ、相互間隔５０ｍｍである。または一対のスクリュー軸３４ａ、３４ｂも同様）を回転させた場合には、上方の堆積物は、壁面１１ｂ、１１ｂから離れて中央に向かい、かつ壁面１１ａ、１１ａからも離れて中央に向かうように送られることになるので、堆積物がスクリュー羽根と装置壁面１１ａまたは壁面１１ｂとの間でブリッジ現象を生じることがなく、大量の堆積物を必要に応じて順次円滑に下方に送り出すことができるのである。
【００１７】
次に、前記の排出スクリュー装置４について、図１、２、４を参照して詳述する。
この事例では、排出スクリュー装置４は、一方の端に排出コンベヤ７を備え、上方の第２醗酵室２２に連接した排出スクリュー室６に配設され、一対のスクリュー軸４３a、４３b、およびその外側に配列したスクリュー軸４４a、４４bを含む合計４本のスクリュー軸の組み合わせからなる。そして、この一対のスクリュー軸４３a、４３bは、上方の堆積物をそのスクリュー軸４３a、４３bの間に巻き込む方向に回転するよう設定され、外側のスクリュー軸４４a、４４bもそれぞれ中央方向に送るように回転方向が設定してある。
【００１８】
さらに、この排出スクリュー装置４は、前記各スクリュー軸を回転させたときに堆積物をスクリュー軸の一端部から排出コンベヤ７に向けて移送するように前記スクリュー羽根の向きが設定されるとともに、そのピッチｐは、移送方向に向けて等差数列的に、例えば、ピッチ２００、３００、４００、５００・・・ｍｍのように、拡開して大きくなるように設定されたものである。
【００１９】
このように設定されたスクリュー羽根を備えた排出スクリュー装置４（スクリュー軸のサイズの一例は、有効長さ６０００ｍｍ、外径３００ｍｍ、羽根高さ７５ｍｍ、ピッチ２００ｍｍから１００ｍｍずつ拡開する、相互間隔５０ｍｍである。）を運転した場合には、上方の堆積物は、壁面１１ｂ、１１ｂから離れて中央に向かって送られるとともに、排出コンベヤ７から最も離れた壁面１１ａから排出コンベヤ７に向けて、送り出されるのである。しかも、スクリュー羽根ピッチが等差数列的に拡開しているので、堆積物の最下部は全体にわたり均等にスクリュー装置内に導かれるので、ブリッジ現象を生じることがなく、円滑に水平方向に送り出すことができるのである。
【００２０】
さらに、前記した排出スクリュー室６は、以下に説明するように構成されるのが好ましい（図１参照）。すなわち、排出スクリュー室６は、前記排出スクリュー装置４の排出方向の側面を排出コンベヤ７に通じる排出口６１として備え、この排出口６１の床の最端部６１aと前記第２醗酵室２２の前記排出口６１側壁面１１ａの下端部１１ｃとを結ぶ直線が、水平面に対して角度４５度以下となるよう構成すると、第２醗酵室２２内の堆積物が自重によって排出コンベヤ７上に自然に崩落することが防止でき、排出スクリュー装置４と排出コンベヤ７とを支障なく運転できる利点が得られる。
なお、この排出スクリュー室６の底面には、多数の空気放出孔を備えた複数の空気管５２が配設してある。
【００２１】
さらに、本発明の醗酵槽１では、内部堆積物に適度の空気を供給するための空気配管を配設しておく必要がある。本発明の醗酵槽１を形成する少なくとも壁体１１に、好ましくは排出スクリュー室６の底面を含めた内面全体に、多数の空気放出孔を備えた複数の空気管５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・、および５２を配設する。図５は壁面に配設される空気管の略配置図であり、これら空気管５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、・・・には、流量計５５、圧力計５６、調節弁５７を配置した供給枝管５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、・・を介して、大内径の空気供給用マニホールド５４から空気が供給されるように配設するのがよい。なお、空気供給用マニホールド５４には空気基管５８から所定圧力、例えば５０００ｍｍ（水柱）で７．５ｍ3の圧縮空気が供給される。
【００２２】
さらに、前記空気供給用マニホールド５４の内径を、接続される供給枝管５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、・・の内径の合計値の６倍以上に設定するのが、特に望ましい。かくして、すべての供給枝管５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、・・には、圧力低下することなく、均等な圧力の空気が供給され、かつ個々の供給枝管５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、・・には、専用の流量計５５、圧力計５６、調節弁５７を配置しているので、他の空気調整に影響されずに個別に微細な空気調整が可能となるのである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の深層醗酵槽は、以上説明したように構成されているので、醗酵槽を上下方向に仕切っているので、所要設置面積を従来の１／２以下に節減でき、土地の利用率を向上させることが可能となるとともに、２０日〜３０日の堆積期間で生ごみ廃棄物を完全に熟成したコンポスト化することができる。特に、有機質廃棄物を集約して行う大規模な醗酵処理を広い用地を必要とせず実現できるという優れた効果がある。よって本発明は、従来の問題点を解消した深層醗酵槽として、実用的価値はきわめて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の深層醗酵槽の要部縦断面図。
【図２】図１の深層醗酵槽に直交する要部縦断面図。
【図３】中間スクリュー装置の要部俯瞰図。
【図４】排出スクリュー装置の要部俯瞰図。
【図５】本発明の空気配管系統を示す部分図。
【符号の説明】
１  醗酵槽、１１  壁体、１２  屋根、１３  ドレン溝、１４  排気口、１５  送入口、２１  第１醗酵室、２２  第２醗酵室、３  中間スクリュー装置、３１変速機、３２  原動機、３３a、３３b  スクリュー軸、３４a、３４b  スクリュー軸、４  排出スクリュー装置、４１  変速機、４２  原動機、４３a、４３bスクリュー軸、４４a、４４b  スクリュー軸、６  排出スクリュー室、７    搬出コンベヤ。
【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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