有机肥料的制造方法和装置的制作方法

专利名称:有机肥料的制造方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理有机物、特别是有机废弃物的技术，特别是涉及从牛粪等畜粪和下水污泥等有机废弃物制造有机肥料的有机肥料制造技术。另外，本发明还涉及用于制造适合发酵有机废弃物等处理的处理菌的制造技术。特别是，本发明涉及使用该制造装置、在短时间内制造适用于有机物处理的处理细菌的制造技术。
这时上述水分调整是为了使得混合物内的水分减少并且防止有机肥料的腐蚀等，同时尽可能增加使发酵菌着床的有机废弃物的表面积，促进分解(发酵)而进行的，但是像上述那样的混合存在所谓在有机废弃物中发酵菌的着床表面积不太多、结果有机肥料的制造需要比较长的时间的缺点。
第2，存在制造适合有机物处理的处理菌方面的问题。这种处理菌被称为“宝卡西(ぼかし)”。在处理有机废弃物制造有机肥料的时候，有必要制造适用于特定有机废材的“宝卡西”。然而，为了制造这种“宝卡西”，通常需要数月以上。
用于解决上述课题的本发明的有机肥料的制造方法，在可以密闭的开关自由的收集室3中混合收集含有水分的有机废弃物和分解有机物质并使之堆肥化的微生物，加热上述收集室3，同时密闭收集室3并使收集室3内减压，将收集室3内的水的沸点设定在由于上述微生物造成有机物质分解时发热的有机废弃物的发酵热以下，从收集室3内的有机废弃物中使水分气化并排出，同时进行有机物质分解制造有机肥料。
第2特征在于，在收集室3外通过与冷却水的热交换冷凝从有机废弃物中排出的水蒸气，空气冷却上述冷却水并使之循环，将通过上述冷凝产生的液体状的水分作为冷却水的补给水供给至冷却水的循环路径内。
第3特征在于，在冷却水的循环路径内进行冷却水的脱臭。
另一方面，用于解决上述课题的本发明的有机肥料的制造装置，备有收集含有水分的有机废弃物和分解有机物质并使之堆肥化的微生物的收集室3和加热该收集室3的加热装置2，具有在收集室3内混合上述有机废弃物和微生物的搅拌装置9，其第1特征在于，构成可以密闭的上述收集室3，同时在上述收集室3上连接并设置使收集室3内的气压减压的减压装置4，驱动该减压装置4以使收集室3内的水的沸点在由于上述微生物造成有机物质分解时发热的有机废弃物的发酵热以下。
第2特征在于，在收集室3旁连接并设置使气体状水分液化的冷凝装置6，同时在该冷凝装置6和收集室3之间设置将由于收集室3内的减压产生的气体状的水分导入至冷凝装置6的导入装置12，上述冷凝装置6具有通过使循环冷却水和上述气体状的水分热交换使之液化的结构。
第3特征在于，在冷却水的循环路径内设置使冷却水空气冷却的冷却装置16，在冷凝装置6和收集室3之间设置将通过冷凝产生的液体状的水分导入冷却水的循环路径内的导入装置。
第4特征在于，冷凝装置6各自独立并具有气体状水分用的水蒸气流通路径13和冷却水用的冷却水流通路径14，邻接并配置两个流通路径13、14以使气体状的水分和冷却水可以热交换，水蒸气流通路径13设置使通过冷凝产生的液体状水分排出的排出口6a，同时在该排出口6a处配置通过流水驱动的水流式真空泵4，使得该真空泵4的输出水流排出至冷却水的循环路径。
本发明还涉及用于分解有机物的细菌的制造方法，是包含制造用于分解有机物的基本细菌的工序、和在该基本细菌的培养物中加入处理原料制造适用于处理原料的处理的菌的制造工序的制造适用于有机物处理的菌的方法，其特征在于利用所述的有机肥料的制造方法。即，本发明的特征在于，在可以密闭的开关自由的收集室3中混合收集含有水分并且含有作为处理对象的有机废弃物的有机基质、和适用于处理该有机废弃物的微生物，加热上述收集室3，同时密闭收集室3并使收集室3内减压，将收集室3内的水的沸点设定在由于上述微生物造成有机基质分解时发热的有机基质的发酵热以下，从收集室3内的有机基质中使水分气化并排出，同时结束上述微生物的培养，并且从收集室3中分离该微生物的适用于有机废弃物处理的微生物的制造方法。
该制造方法的适合方式是，在培养微生物时在上述有机基质中混合作为微生物能够获得耐性的对象的物质。该物质的适合例子是，作为环境因素例如在靠近海岸的地方，由于盐分中需要有强的菌(盐害耐性菌)，将盐混合至有机基质中。代替盐的海水也可以。另外，在火山地方火山灰代替盐，或者与盐一起在有机基质中混合。该盐、火山灰等混入以其土地环境为特征的环境因素的有机基质中的分量，是不给微生物的培养带来不良影响的范围。这由操作者在研究的基础上适宜确定。
微生物制造方法的其次适合方式是包含进行微生物的培养/制造、基本原菌的培养/制造的工序，和在基本原菌的培养/制造后将预先处理过的有机废弃物混合至基质中、培养/制造适用于该有机废弃物的处理、分解和发酵的，换句话说对有机废弃物有耐性的微生物的工序。
这种微生物的制造，可以直接利用用于有机肥料制造的上述制造装置而实现。
本发明还涉及替代有机肥料的制造、分解处理有机废弃物的方法，特征在于，在可以密闭的开关自由的收集室3中混合收集含有水分的有机废弃物和分解有机物质的微生物，加热上述收集室3，同时密闭收集室3并使收集室3内减压，将收集室3内的水的沸点设定在由于上述微生物造成有机物质分解时发热的有机废弃物的发酵热以下，从收集室3内的有机废弃物中使水分气化并排出，同时进行有机物质分解的方法。该方法可以直接利用用于有机肥料制造的上述制造装置来实施。
附图的简单说明
图1是有机肥料制造装置的系统示意图。
图2是表示有机肥料制造工序的流程图。
图3是表示有机肥料制造工序的其他例子的流程图。
图4的(a)、(b)、(c)是本体的平面图、正面图、侧面图。
图5的(a)、(b)是搅拌装置主要部分的断面平面图和侧面图。
图6是圆筒取出口部分的正面图。
图7是圆筒的主要部分的断面图。
图8是表示蒸汽管路状态的本体的主要部分的侧面图。
图9是导入装置的主要部分的断面图。
图10的(a)、(b)是冷凝装置的主要部分的正面断面图和侧面图。
图11是真空泵的侧面图。
图12的(a)、(b)、(c)是冷却塔的平面图、正面图、侧面图。
图13是有机肥料制造车间的平面图。
图14的(a)、(b)是搅拌装置的主要部分的断面平面图和侧面图。
发明的实施方式下面针对本发明的有机肥料的制造方法和装置，并参照附图进行详细描述。
图1是表示本发明的有机肥料制造装置结构的系统示意图，该有机肥料的制造装置由内收含有畜粪等水分的有机废弃物(原材料)的本体1、加热该本体1的加热装置即锅炉2、在本体中使原材料的收集室3内的气压减压的减压装置即真空泵4、使从本体1中排出的气体状的水分(水蒸气)冷凝的冷凝装置6、和使由该冷凝装置6产生的水分(液体)循环处理的循环部7构成，形成在上述本体1(收集室3)内从原材料制造有机肥料的结构。
即通过上述制造装置，进行有机肥料的制造和后面所述的在有机肥料制造时产生的水分的处理，形成有机肥料的制造工序和水分的处理工序(排水处理工序)并行开动的结构。下面针对上述有机肥料的制造工序和排水的处理工序分别进行详细说明。还有如下的说明是原材料变为含有畜粪等水分的固体状的情况。
首先如图2的流程图中所示，有机肥料的制造工序由进行原材料杀菌的杀菌工序、使溶解的氧进入原材料内的减压冷却工序、将分解有机物质的微生物(发酵菌)混入至原材料中的植菌工序、通过发酵菌分解(发酵)原材料的有机物质并使原材料堆肥化的发酵工序、和干燥发酵大体上结束的原材料(大体上变为有机肥料)的干燥工序组成，经过各个工序制造有机肥料。还有，上述发酵菌是指分解有机物质并使有机废弃物肥料化的土壤菌。
上述杀菌工序是，通过锅炉2加热本体1，向本体1内的收集室3中投入原材料M，使收集室3成为密闭状态。这时收集室3由圆柱状的圆筒8组成，同时在该圆筒8内(收集室3内)原材料M搅拌用的搅拌装置9旋转自由地由轴支撑，通过来自锅炉2的约115-120℃的水蒸气加热该圆筒8的周壁和搅拌装置9。
另外，圆筒8中用于投入原材料M的投入口设置成开关自由方式，原材料M可以从上述投入口投入至圆筒8(收集室3)内。由此在收集室3内加热收集的原材料M，原材料M中含有的水分变为蒸汽，由于收集室3密闭，因此收集室3内被加压(气压上升)，含有原材料M的收集室3内部的温度与圆筒8周壁及搅拌装置9大体上相同，达到约115-120℃，原材料M内的腐败菌和病原菌基本上被杀灭。
接着的减压冷却工序是，首先使上述真空泵4工作，使得收集室3内的气压减压，变成约-300～-400mmHg，收集室3内水的沸点变为50-70℃。由此上述加热的原材料M中的水分变为水蒸气，通过真空泵4的真空作用与空气一起排出至收集室3外，收集室3内开始放热，同时通过上述减压原材料M的收缩也开始。
然后当原材料M的水分率变为65％左右时，解除上述减压，由于收集室3内的气压返回至1个大气压(约760mmHg)，上述收缩了的原材料M膨胀，溶解的氧充分地进入原材料M内，减压冷却工序是采用上述原理向原材料中输入更多的溶解的氧。还有根据原材料也可以做成省略上述返回至大气压的工序、通过减压使得原材料M收缩向原材料M内输入溶解的氧的结构。
另外，植菌工序是，从圆筒8中的原材料的投入口等中投入上述发酵菌，由于在植菌工序前收集室3内的气压变为约1大气压，向圆筒8内投入发酵菌是容易的。还有由于就在上述植菌工序之前收集室3内的气压变成1大气压，如果植菌需要长时间则原材料的温度上升，投入的发酵菌恐怕会死亡，因此发酵菌的投入在尽可能短时间内进行，有必要防止原材料的温度上升至必要温度以上。
另一方面，发酵工序是，再次关闭圆筒8的投入口，使得收集室3内密闭并驱动真空泵4，使得收集室3内的气压减压，变为约-300～-400mmHg，收集室3内水的沸点变为50-70℃。由此来自收集室3内的原材料M(发酵菌混入后)中的水分变成水蒸气，与减压冷却工序一样，被排出至收集室3外，原材料M的水分率降低(干燥)，同时通过上述发酵菌进行有机物质的分解(发酵)。
然后，原材料M被稳定在由于发酵工序开始后发酵时的发酵热产生的发酵热的峰值即约60-80℃，由于原材料M的温度变成比沸点高的温度，原材料M内的水分的气化继续进行，发酵菌附着(着床)在原材料M中的水分放出的部分，使得原材料M继续发酵。这时在使用该装置的情况下，由于收集原材料M的空间(收集室3内)的气氛保持在上述减压的状态，因此水分不仅从原材料M的表面、而且从变成一块的原材料M的内部作为水蒸气放出。
由于有效地进行原材料M的干燥(真空干燥)，原材料M中发酵菌附着的表面积跳跃式增大，结果所谓伴有约60-80℃的发热的1次发酵在非常短的时间内进行。还有圆筒8的外周壁和搅拌装置9通过上述锅炉2加热至约115-120℃，但是由于发酵菌的生物活动，原材料M的温度保持在发酵热的峰值即上述约60-80℃，从圆筒8的外周壁和搅拌装置9供给的热量，主要是为了不导致原材料M的温度降低而使用。
另外，在发酵工序中通过使搅拌装置9旋转的搅拌装置9的叶片部分11搅拌圆筒8内的原材料M，但是也根据通过搅拌使发酵菌附着的原材料M的面积增加(结果该面积也增加)这一目的，以向原材料M内供给更多的溶解的氧作为主要的目的，因此将原材料M向轴心方向移动的程度应当充分，没有必要频繁地搅拌。
然后，原材料M的发酵热即发酵状态的原材料本身变为真空干燥的热源，使得原材料M干燥(水分调整)，进行1次发酵，但是伴随原材料M的水分率的降低，发酵工序一般从需氧的1次发酵向厌氧的2次发酵转换，然后发酵变为基本上停止状态。然后在使用该装置的时候，为了有效并且在短时间内继续进行上述原材料M的水分调整，从1次发酵直到2次发酵在收集室3内进行。
接着转换到干燥工序，该干燥工序是为了调整用于通过结束发酵工序将大体上发酵状态(2次发酵)停止的原材料M(即使在该阶段也大体上变成了有机肥料)进一步变成有机肥料(变成可以使用的有机肥料)的水分率而进行的，从发酵工序无需进行改变特别设定等操作，从发酵工序连续进行。
经过上述各工序从原材料M制造有机肥料，干燥工序结束后，停止搅拌装置9的旋转，停止真空泵4并解除收集室3内的减压，从设置在圆筒8上的取料口可以取出有机肥料。还有取料口设置在圆筒8的端面上，制造的有机肥料可以通过后述的搅拌装置9的旋转从取料口中自动排出。
接着针对排水处理工序进行说明。该排水处理工序由通过在上述有机肥料的制造工序中产生水分的冷凝装置6从水蒸气(气体)至水(液体)的冷凝工序和冷凝而产生的水(排水)的循环工序组成，由于上述制造工序产生的排水不会以液体状态向有机肥料制造装置外排出。
上述冷凝工序是，将由于上述真空泵4的驱动(收集室3内的减压)产生的收集室3内的水蒸气通过空间连接冷凝装置6和圆筒8的导入装置12导入至冷凝装置6内，通过与配管在冷凝装置6内的冷却水进行热交换，水蒸气的温度变为沸点以下并液化(即冷凝)。
这时上述的冷凝装置6各自独立(水蒸气和冷却水不直接接触)并具有使上述水蒸气通过的水蒸气路径13和使冷却水通过的冷却水路径14，同时形成使得水蒸气路径13和冷却水路径14可以热交换接触的结构，通过该热交换在水蒸气路径13内液化上述水蒸气。
另一方面，上述循环工序是指加入供给冷凝装置6的冷却水、使得上述水蒸气路径13内产生的水分(液体)作为上述冷却水的一部分在冷凝装置6和循环部7之间循环的工序，将约28℃(日本国内夏天的平均气温)的冷却水从冷却塔16供给至冷凝装置6，同时在上述冷凝工序中，从冷凝装置6中排出通过与水蒸气热交换而被加温的冷却水，另外从冷凝装置6排出由于上述冷凝产生的冷凝水，返回至冷却塔16并再冷却。
还有冷却塔16是目前公知的空冷式的冷却塔，即通过在冷却塔16中设置的鼓风机将冷却塔16周边的空气送回至冷却塔16内，同时从上部排出，造成空气的流动(风)，通过该风冷却通过冷却塔16内的水(液体)的结构。
为此，由于从上述(空冷式)冷却塔16中蒸发放出一部分冷却水，一般向冷却塔16中供给冷却水的补给水，但是在该实施方案中，在冷凝装置6和冷却塔16之间设置将通过上述冷凝工序液化的水从冷凝装置6强制供给至冷却塔16的排水路径17，也就是说将上述补给水和来自冷凝装置的排水作为补给用的冷却水供给至冷却塔16中。
通过上面所示的排水处理工序液化(冷凝)制造工序中产生的水蒸气并作为冷却水的补给水使用，进行不照液体原样排出排水的再循环处理。但是由于来自上述冷却塔16的冷却水被蒸发，结果上述排水被气化并排出，但是排水中含有产生异臭的杂质，因此存在从冷却塔16中产生恶臭的情况。
为此，在该有机肥料制造装置中，为了除去从冷却塔16中作为气体排出的恶臭，在上述冷却水的循环路径内设置脱臭装置18，通过该脱臭装置18除去冷却水的恶臭，防止含有恶臭的气体从冷却塔16中排出。
还有在该实施方案中，空间连通收集室3和水蒸气路径13，上述真空泵4中设置冷凝装置6的排水(冷凝水)的排出口6a，形成吸气式的水流式真空泵(涡卷形泵)。也就是说如果驱动真空泵4(使得收集室3内减压)，使得收集室3和水蒸气路径13在等压下减压，通过该真空泵4的真空力收集室3内的水蒸气吸引至水蒸气路径13内。
然后将上述水蒸气路径13内液化的水蒸气(排水)吸引至真空泵4内，从真空泵4的排出口排出，但是该真空泵4的排出口连接至冷却塔16，形成将上述水蒸气路径13内滞留的排水供给至冷却塔16的结构。
另外上述脱臭装置18由臭氧发生机19和、将通过该臭氧发生机19生成的臭氧混入循环冷却水中的臭氧与水的混合机21构成，形成臭氧水合冷却水并进行臭氧脱臭的结构。
本发明的有机肥料制造装置18经过上述工序从有机废弃物制造有机肥料，通过真空干燥进行原材料水分的调整，增大附着上述原材料发酵菌的面积，同时直至原材料块内的深处能够附着发酵菌，另外为了水分调整与发酵(1次发酵)同时进行，最终在收集室3内进行直至2次发酵，可以在非常短的时间内从有机废弃物制造有机肥料。
另外在从有机废弃物制造有机肥料过程中产生的水分作为冷却水(补给用)使用，不用将冷凝水(排水)照液体原样排出至外部，可以再循环，在有效利用资源的同时也可以形成冷却系统。
还有，由于冷却塔16在上述冷却水冷却时带入了冷却塔16周围的空气，如果冷却塔16的周围的空气中含有恶臭，与该恶臭同时带入空气，由于伴随冷却水的循环进行脱臭，因此作为系统配置环境的脱臭装置也能够发挥作用，系统的配置环境也可以形成冷却的结构。
另一方面，通过如图3流程图所示的上述工序制造的有机肥料不从本体1取出，将制造工序结束的原材料M(完成了的有机肥料)、还有原材料追加投入至收集状态的圆筒8内，再次重复上述同样的制造工序，也可以制造有机肥料。由于这时收集室3内形成台座的有机肥料残存，可以将由尿等组成的液体状的原材料(液体原料)投入至该残存的有机肥料中。
即通过将液体原料投入至收集室3内收集的有机肥料中，有机肥料的水分率再次上升，该高水分率而且不进行分解，含有有机物质的有机肥料即固体状的原材料化的有机肥料通过进行与上述实施方案所示的制造工序同样的处理，可以将液体原料变为有机肥料。
还有，在有机肥料化上述液体原料时，在液体原料投入时成为台座的有机肥料已经被杀菌，另外有机肥料和收集室3内的温度调整至50-70℃，还有由于在有机肥料中植入了发酵菌，液体原料的有机肥料制造工序，可以接着上述发酵工序和发酵工序进行干燥工序。
另外，将液体原料投入至收集室3内时，由于投入的液体原料直接接触圆筒8的周壁和搅拌装置9等并蒸发(圆筒8的周壁和搅拌装置9加热至115-120℃)，有必要将液体原料投入收集室3中收集的有机肥料(台座)中以使其渗入有机肥料。
换句话说，上述液体原料的有机肥料化，在收集室3内预先收集制造或完成的有机肥料等固体状的台座，投入液体原料使其渗入台座，即使单独也可以进行。由此该有机肥料制造装置可以应用于例如废水处理和下水处理等，不会产生处理时的恶臭等，可以对废水和下水等进行有机肥料化等处理。
另一方面，图4(a)、(b)、(c)是上述本体1的平面图、正面图和侧面图，在底座26上固定类似圆筒形状的圆筒8，在该圆筒8上面设置的通气口8c中安装导入装置12，另外冷凝装置6安装在底座26上，同时该冷凝装置6的输入口6b与在上述导入装置12的侧面设置的排出口12a连接。
然后在上述圆筒8内，上述搅拌装置9用轴支承在圆筒8的两端面27、28上，同时该搅拌装置9的驱动轴29的两端从上述圆筒8的端面27、28处突出，在驱动轴29一侧的端部旁安装链轮31。另外在上述底座26上安装用于驱动搅拌装置9的马达32，上述链轮31通过皮带34与该马达32的驱动轴上设置的链轮33连接，由此通过驱动马达32可以驱动搅拌装置9。
图5是说明上述搅拌装置的一实施例的图。
搅拌装置9形成在圆筒8中轴支承的驱动轴29的周面上设置径向突出臂36、在该臂36的末端进行原材料M的搅拌等的叶片11的结构，在相对于圆筒8的轴心C1(参照图7)偏离少许的位置上用轴支撑。然后通过上述马达32旋转驱动轴29，进行原材料M的搅拌和完成的有机肥料的排出。
即各叶片11做成如图5(b)所示的侧面视中的三角形或菱形，中间部分将做成侧面看为三角形状的叶片(三角叶片)11a和做成侧面看为菱形的叶片(菱叶片)11b交互配置。另外前面三角叶片11a多个连接，后面菱叶片11b多个连接。
由此，如果驱动轴29向规定的方向旋转，圆筒8内的底面处收集的原材料M(或完成的有机肥料)通过前后的三角叶片11a和菱叶片11b靠近搅拌装置9的中央部分，同时在该搅拌装置9的中央部分中，通过连接的一组三角叶片11a和菱叶片11b，两叶片11a、11b间前后移动进行搅拌，向上述原材料M中输入更多的溶解的氧。
还有，如果驱动轴29向上述旋转方向的逆方向旋转，搅拌装置9变成螺旋轴承状，可能使原材料M(或完成的有机肥料)向圆筒8一侧的端面27移动。总之，如果将搅拌上述原材料M(有机肥料)的旋转方向作为正方向、向另一方向移动的旋转方向作为逆方向，搅拌装置9以驱动轴29的正方向旋转可以搅拌有机肥料制造中的原材料，以驱动轴29的逆方向旋转可以从圆筒8的端部27排出完成的有机肥料。
上述搅拌装置9的实施方式并不局限于图5所示的各叶片形状，例如从侧面看作为由曲线等形成的整体凸状的一边和作为由曲线等形成的整体的直线或凹状的一边构成的形状也可以。例如图14中，表示采用具有由一边是圆弧以及另一边是连接上述圆弧终端的直线构成的形状的叶片11c构成的搅拌装置的例子。
如图14(a)中所示，叶片11分别设置在驱动轴29的周围面上贯通上述驱动轴并在径向突出设置的臂36的两端。在图14(b)中，实际上在相对于驱动轴29的旋转中心轴的对称位置配置的叶片在同一直线上表示并说明了叶片的相互配置关系。叶片的侧视形状的一边中由直线构成的边是形成从左上方向右下方倾斜的锯齿状连续形状的一边，叶片的侧视形状的另一边即由圆弧构成的边，形成波形状连续的形状。
这时在圆筒8的端面，如图6中所示在下方位置设置上述开关自由的肥料取出口8b，使该取出口8b开口并使搅拌装置9逆旋转，从该取出口8b可以自动取出完成的有机肥料。还有，上述取出口8b在端面上配置树胶等弹性部件，同时在取出口8b上设置开关自由的盖子，该盖子中在取出口8b的对面设置做成类似M字状断面的突起状的边缘部。
由此在取出口8b上安装盖子的时候，向弹性部件挤压突起部，在通过边缘部取出有机肥料的时候，除去附着在取出口8b上的污物等，以便可以保持收集室3内的密闭度。
另外，圆筒8如图7所示外壁37形成2重结构，形成通过构成该周壁37的内壁37a和外壁37b形成的间隙SD由隔壁38分割的结构。还有图7中中心线C是搅拌装置9的驱动轴29的轴心。
然后在上述隔壁38的一部分上形成通气孔，通过隔壁38分割的各间隙SD1、SD2、SD3可以通过上述通气孔连通。然后如图8中所示在至少一个间隙SD1中形成用于将来自锅炉的水蒸气输入至间隙SD内的输入部件39，该输入部件39通过阀41连接锅炉2的水蒸气输出管路40。另外，各间隙SD中也设置水蒸气的排出部件42，各排出部件42连接至排放管路45。
这时从锅炉2中输出约115-120℃的水蒸气，由此将上述水蒸气送至圆筒8周壁37内形成的间隙SD中，加热圆筒8的周壁37，将热量送至圆筒8内(收集室3内)的原材料中，在上述制造各工序中向原材料供热。
还有，搅拌装置9的驱动轴29及臂36是中空的，臂36的中空部分36a和驱动轴29的中空部分29a空间上连接，同时在驱动轴29的中空部分29a中，从驱动轴29一边的端面29b送至上述圆筒8的一部分水蒸气分路导入，搅拌装置9也与圆筒8同样通过水蒸气(锅炉2)加热。然后将导入该驱动轴29和圆筒36内的水蒸气通过驱动轴29的其他端面29c排出至排水管中。
另一方面，上述圆筒8和冷凝装置6通过导入装置12连接，圆筒8(收集室3)内产生的水蒸气通过导入装置12导入至冷凝装置6中，但是该导入装置12如图9中所示，相对于导入装置43的内径d1而言导入装置的内径d2要大(d2＞d1)，由此筛选水蒸气内含有的比重较大的固体并落下。
然后将上述导入装置12也做成周面44和上面46为2重结构，形成导入至导入装置12内的水蒸气通过上方的间隙SU排出至周面的间隙SS中的结构。由此也可以筛选固体，形成通过连通至周面间隙SS的排出口12a将水蒸气排出至冷凝装置6中。还有由于上述2重结构，在室外空气比较低等情况下导入装置12内也不会受到室外空气的影响，可以防止由于室外空气影响造成液化等不合适的情况。
另一方面，上述冷凝装置6如图10中所示，将由上下方向的多个管路47组成的冷却水路径14配置在圆筒状的本体48内，在本体48的上下形成连通至上述管路47的冷却水池49U、49D，形成在下方的冷却水池49D中输入冷却水、从上方的冷却水池49U中排出冷却水的结构，形成通过输入口6b将来自导入装置12的水蒸气导入至配置了上述管路47的本体48内的结构。
由此通过与冷却水的热交换冷却上述水蒸气，在本体48内部下方的冷却水池49D的上方液化并滞留。还有使得两冷却水池49U、49D与本体48内部完全分离，不用将上述液化的水分和冷却水在冷却水池49U、49D中混合(接触)，两冷却水池49U、49D间形成水蒸气路径13，在该水蒸气路径13的下方滞留冷凝的液体状水分。
这时本体48中的两冷却水池49U、49D间的周壁51形成2重结构，内外两周壁51a、51b间的间隙52也从下方的冷却水导入装置53朝向上方的冷却水排出部54，使得冷却水循环。由此导入至水蒸气路径13内的水蒸气沿着本体48的周壁51移动，通过周壁51一侧的冷却水冷却，更确保可以被液化。
然后上述排出口6a与上述真空泵4连接，由此使得水蒸气路径13、导入装置12内部、收集室3(圆筒8)内部在等压下减压。这时上述真空泵4如上所述由图11中所示的卷形泵组成，吸入泵4a与上述冷凝装置6的排出口6a连接，排出口4b与冷却塔16的冷却水的输入口连接。由此一旦驱动真空泵4，上述收集室3内部等在等压下减压，同时水蒸气路径13内(与收集室3内等压)滞留的液体状的水分(水)通过真空泵4输出至冷却塔16中。
这时上述冷却塔16如图12中所示变成如下的结构将从冷凝装置6排出的冷却水导入上方的冷却水的输入口16a中，同时该导入的冷却水从冷却塔16的上面分散，该分散的冷却水流至下方，在向下方流的途中冷却水通过由冷却塔16上面配置的鼓风机56产生的、从冷却塔16的周面导入并排出至上面的空气流(风)冷却，从冷却水的排出口16b将冷却的冷却水送至冷凝装置6.
还有在上述冷却塔16中，由于发生冷却水的蒸发，在冷却塔16中补给水通过自动补给口16c供给，与该补给水的补给路径基本上相同，通过上述冷凝装置6冷凝并产生的冷凝水可以作为补给水从冷凝水供给口16d供给。由此冷凝水作为冷却水的补给水再循环，在本发明的系统中上述冷凝水无需以液体状态排出至外部。
另外没有图示，在冷却塔16上设置上述臭氧发生机19，同时设置混合由该臭氧发生机19产生的臭氧和冷却水的混合机21，由此冷却水作为臭氧水生成，并且不会产生恶臭等。
另一方面，图13是表示在车间内配置本发明的有机肥料制造装置的一例的平面图，形成可以从原料漏斗61通过传送机构62向本体1供给原材料的结构，同时配置形成从本体1中排出的制造的有机肥料可以通过传送机构63送至肥料的袋装装置64的结构，使用压力调整阀等可以连续并自动化制造有机肥料。
还有，分别将配置锅炉2的锅炉室66配置在另一间房，冷却塔16配置在室外，相互不会给予热的不良影响，可以冷却车间内部并进行舒适的温度管理。另外根据上面所示的本发明的有机肥料制造装置，即使任何的影响导致微生物死灭，由于仅仅进行原材料的真空干燥，圆筒8内收集的原材料往往残留高的水分率，因此可以防止腐蚀等不合适的情况。
另外如上所示的有机肥料的制造工序是指，向圆筒8内投入一定量的原材料，使该原材料全部有机肥料化完成有机肥料的制造工序的分批处理，但是也可以在规定的间隔内连续投入原材料、进行连续制造有机肥料的连续处理。
以下针对微生物制造方法的实施方式进行说明。该方法不是以照原样使用所述的装置制造有机肥料作为目的，而是以制造适合于有机废弃物的处理、分解、发酵的微生物、特别是细菌作为目的。
该方法包含制造基本原菌的工序、和将该基本原菌变为适合于作为处理原料的特定有机废弃物的菌群的工序。
首先，针对制造基本原菌的工序进行说明。在该工序中，在所述的收集室3内放入想要培养的菌和适合于该菌培养的有机培养基质的混合物，采用所述的装置如说明的那样在减压下加热并培养该菌。
加热的范围优选为摄氏120～150度。减压的范围优选为使水的沸点变为摄氏75-15度。培养时间为约4小时～1.5小时。
想要培养的菌为基本原菌。该基本原菌是在实施所述有机肥料制造的地方的腐叶土中存在的土著菌等。也可以是代替土著菌的特定的菌。作为这种菌有公知的放线菌、乳酸菌、杆菌、酵母菌。也可以组合多种菌。土著菌中含有多种菌。
该工序的合适的方式是，在所述的制造装置的收集室3中放入米糠和特定菌或竹丛等腐叶土，将给定的培养液(有机培养基质)溶解于水中并加入至米糠和菌的混合物中。作为这样的培养液，有将花草的生长点浸渍在黑砂糖中并采集的提取物(天然绿汁)。作为花草，优选在将要处理处理物的地方生长的花草中、在严酷的环境下生长的花草。所谓严酷的环境是指靠近海岸、温度时高时低等气候状态比其他地域还要严酷的地方。
接着，在将真空度调整至使沸点为摄氏60度之后，在约1.5至3小时内培养(发酵)菌。接着，一部分(0.1～10％)菌残留在收集室中，同样加入培养液。数日间重复进行此操作。
接着按照如下所述制造适合于处理原料的微生物(菌群)。在所述的收集室中放入含有米糠和作为想要用约10-1％的微生物处理对象的处理原料和约30-5％的基本原菌的培养物。
作为处理原料，有各种原料，相应的例如剩饭、鱼介类加工品的残渣、牛等家畜的粪便等称为有机性废弃物的全部物质。接着在与基本原菌的发酵工序同样的减压、温度条件下继续进一步培养/发酵。经过1.5～3小时后，收集室内的培养物残留30～0.1％，再加入米糠和处理原料并进行同样条件的培养。数日间重复此操作。结果得到适合处理原料分解/发酵处理的菌(宝卡西)。作为处理原料，也可以混合在牛粪中加入剩饭等的多种原料。这时，增殖的微生物变成适合各个原料分解、处理的多种菌的组合。
还有，在该工序中，为了适合于海岸地方的处理，将处理原料和30～1％的海水一起加入到收集室中。在该收集室内菌的继代培养过程中，对盐具有抵抗性的菌还能存活。如果使用该菌，可以适合分解海岸地方中具有高盐分浓度的有机废弃物。
下面说明具体的例子。作为腐叶土采集并利用鹿儿岛县大岛郡的竹林中有的物质。作为处理原料，使用在相同地方饲养的家畜牛的牛粪。这时，添加相同地方的海水。
培养液利用混合相同地方的景天(キリン草)和豚草(ブタ草)等生育力强的50％花草和50％黑砂糖、在冷暗地方保存1周得到的提取物。结果得到的菌属于放线菌。
接着，将得到的菌混合至由牛粪组成的有机废弃物中，利用所述的装置按照如下的条件进行发酵。
混合99％牛粪和1％菌的培养物，利用所述的装置发酵2～4小时。结果，分析得到的有机肥料，具有以下的成分(表1)。
由该表1可以看出，处理前和处理后在短时间内降低相当氮量的发酵被确定。
在本发明中作为可以使用的微生物，可以使用特开2001-048687土壤基盘材、特开2001-046057新型微生物以及利用该微生物的有机材料的制造方法、特开2000-264767有机肥料的制造方法、特开2000-072581通过微生物分解制纸浆液的微生物有机堆肥的制造方法、特开2000-072580颗粒状活性污泥肥料及由其得到的活性炭、特开平11-197635有机废弃物的分解处理方法以及通过分解处理制造有机废弃物植物用培养基的方法、特开平11-196886用于从饮食品废弃物制造有用物质的方法及装置，工业用醇的制造方法及装置和净水的制造方法及装置、特开平11-103663培养基、微生物材料及其制造方法、特开平11-058325木质热处理物的制造法和木质热处理物的使用方法、特开平10-262479利用有机废弃物的复合农产设施、特开平10-236894特殊液体肥料的制造方法、特开平10-174582活性混合微生物及其利用、特开平10-167866有机发酵肥料及其制造方法、特开平10-120483由有机废弃物制造肥料的装置、特开平10-025182棒状肥料、特开平09-268089微生物材料的制造方法、特开平09-118576有机肥料及其制造方法、特开平09-048685有机肥料的制造方法、特开平05-207816净水饼微生物处理宝卡西的培养基的制造方法、特开平05-170579有机肥料的制造方法、特开平05-070271固形肥料的制造方法、国际公开号WO98/042638有机肥料的制造方法中记载的各种微生物等公知有机肥料生成用的微生物。
分析用该实施例说明的土著菌(基本原菌或培养菌)的结果如下所示。
基于分离菌株的基因分类及培养后的臭氧菌株 属名 臭氧需氧A-a株 Candida(念珠菌属) 无需氧B-b株 Arthrobacter(节杆菌属) 有需氧B-c株 Bacillus(芽孢杆菌属) 无厌氧A-a株 Candida 有厌氧A-b株 Candida 无厌氧B-c株 Escherichia(埃希氏杆菌属) 有厌氧B-d株 Microbacterium(细杆菌属) 无厌氧B-e株 Arthrobacter 有参照A＝猪饲料 B＝猪圈土单离各种各样的菌株，显而易见的是作为肠内细菌或土壤细菌全部是已知的菌种。
*Candida属对于真核Candida，该微生物在自然界广泛分布，是与酵母近缘的一种霉，圆酿母也包含在该属中。有各种各样的种类，但一般来说具有较强的需氧或厌氧分解有机物的作用，由于在胞子中分散成为食品腐败的原因。另一方面，也有在酱油酿造等中利用的有用的种类。这种菌在家畜饲料等中含有的可能性较高，即使通过这次分离来自饲料的可能性也较高。
*Arthrobacker属该菌是需氧性的革兰氏阳性菌，没有形成孢子。主要生长在土壤中，分解土中的有机物变为无机物，与物质循环关系深。这次考虑用需氧性和厌氧性两者分离，对于厌氧性的B-e株仅仅使用混入的氧在微厌氧下增殖。
*Bacillus属Bacillus属也称为枯草菌，附着在土壤和植物遗体(稻子等)上。采用革兰氏阳性菌根据营养状态形成孢子状的芽孢。该菌已知为在细胞外分泌各种各样的蛋白质分解酶、脂肪分解酶等的菌，与有机物的分解有关。可以考虑在畜舍中使用枯草、稻草等情况下从其中分散的菌。
*Microbacterium属需氧性革兰氏阳性菌，不形成孢子。土壤中分布，也有从奶酪等乳制品中分离的。
上面是这次分离的菌属的特征，全都在称为畜舍环境中生长的菌株可以分离。针对臭的物质和这些菌的关系，从饲料(A)中分离的全都是Candida属，预料该饲料为发酵饲料。这些微生物中某些种类物质是无臭的，伴随发酵发出芳香，事实上三株中的二株即使在营养培养基中培养也无臭。这些发酵性饲料也有调节肠的作用，通过良好地保持肠内细菌的平衡，也许可以挤出臭的粪尿。从猪圈的土中检出土壤细菌。另一方面Bacillus属和Microbacterium属即使在营养培养基培养也不会产生恶臭，这些菌种不产生恶臭，有可能承担有机物的分解。与其他饲养方法比较所谓恶臭产生少的情况是，这些微生物有可能在畜舍的土壤中占大多数。对于饲料样品A，可以推测Candida属的微生物(A-a、A-b)对于抑制肠内产生的臭物质具有什么样的效果。另外，对于土壤样品B，可以认为Baclillus属和Microbacterium属的菌作为不产生恶臭的分解者增殖。
本发明的土著菌分解氮源并降低N值，以及分解碳水化合物等有机物并增大灰分(C量)。即可以分解有机物使得C/N值变高。还有如下所述，优选能够在高渗透压环境等严酷的环境下生长的菌。
相对于所述的高渗透压有抵抗性的菌，即首先作为对盐有抵抗性的菌(混合菌)确定由如下3种菌为主构成(经济产业部产业技术综合研究所生命工学工业技术研究所特许微生物保藏中心，日本国茨城县市东1街1-3，2001年3月14日国际保藏的Shimose 1(保藏号FERM BP-7504)、Shimose 2(保藏号FERM BP-7505)、Shimose 3(保藏号FERM BP-7506)。这些菌可以在氯化钠等盐分存在的环境下(所谓渗透压从例如几百-1000毫渗摩(mOsmol)极高的情况)生长，并且对于也包含由家畜类、鱼介类、绿水果、肉类等组成的有机废弃物、稻叶、落叶等概念的有机物，具有使其分解发酵并生产有机肥料的功能。各菌的特性说明如下。
Shimose 1是属于与酵母相同的酿酒酵母属的新型变异株，培养基是琼脂培养基。培养基的组成是精制水1000ml、肉提取液5.0g、胨10.0g、氯化钠5.0g、琼脂15.0g，培养温度是摄氏30度，培养期为3天。培养基的pH是7.0。培养基的杀菌条件是在摄氏121度下杀菌15分钟。该菌可以采用冷冻干燥法保存(摄氏5度)。
Shimose 2是属于与酵母相同的酿酒酵母属的新型变异株，培养基是YM培养基。培养基的组成是精制水1000ml、肉提取物3.0g、麦芽提取物3.0g、胨5.0g、葡萄糖10.0g、琼脂20.0g，培养温度是摄氏28度，培养期为3天。培养基的pH是6.2。培养基的杀菌条件是在摄氏121度下杀菌15分钟。该菌可以采用冷冻干燥法保存(摄氏5度)。
Shimose 3是属于革兰氏阳性球菌，培养基是琼脂培养基。培养基的组成是精制水1000ml、肉提取液5.0g、胨10.0g、氯化钠5.0g、琼脂15.0g，培养温度是摄氏30度，培养期为3天。培养基的pH是7.0。培养基的杀菌条件是在摄氏121度下杀菌15分钟。该菌可以采用冷冻干燥法保存(摄氏5度)。
本发明土著菌的一个实例是，由上述Shimose1～3中至少一个组成的菌或混合菌，使用其分解有机废弃物的结果如所述的表1，更详细表示的结果显示在表2中。
作为考虑的分解率如下所述。在粪发酵的情况下，由于以氮的残存量作为基准来考虑，如果从上述分析结果计算，氮分解率约为63％。处理时间为2小时。即在锯末(オガコ)混合的牛粪的情况下，处理前后以氮作为基准的分解率是(52g/kg-19g/kg)÷52g/kg×100＝63.5％。
形成本发明涉及的有机肥料的微生物，在2小时的处理时间中，如果比较处理前和处理后，氮分解率为40％以上，并且如果比较处理前的有机物的C/N值和处理后的有机物C/N值，后者变为前者的1.5倍以上的微生物，例如土著菌，优选在高渗透压环境下可以分解或发酵的微生物。即现有的菌需要1个月以上分解有机物，但是本发明用2小时可以完成。
工业实用性如果借助上述构成的本发明的方法和实施该方法的装置，具有下述效果在收集室内收集有机处理用的微生物和原材料的混合物，使收集室内减压，可以并行进行原材料的有机物质分解(发酵)和水分调制(干燥)，可以很容易地制造有机肥料，特别是由于进行了原材料的干燥、使得收集室内的气氛变为减压状态，水分不仅从原材料的表面、而且从内部排出，原材料中微生物附着的表面积跳跃式增大，因此可以在短时间内从有机废弃物制造有机肥料。因而，通过使用该方法，可以在短时间内有效地制造适合特定的有机物处理的微生物。
这时通过收集室内的减压，收集室内水的沸点变为发酵热以下，由于以原材料的自热作为热源进行真空干燥，无需预备需要详细温度管理的真空干燥用的热源，可以很容易地进行干燥工序。但是为了防止由于原材料的放热造成的温度降低，需要将某种程度的热能供给原材料，但是优选在由于原材料的生物活动产生的发酵热的上限以上加热，上述热能的补给是容易的。
另一方面，可以形成如下的结构使在有机肥料的制造过程中收集室内产生的水蒸气排出至收集室外、冷却并冷凝，可以很容易地进行排水，作为使上述水蒸气冷却的一部分冷却水可以使用上述排水(冷凝水)，使冷凝水再循环，不用以液体状态将排水放出至外部，也可以防止对环境产生不良影响。
还有，由于冷却水蒸发，如果使用上述排水作为一部分冷却水，有时恶臭变为气体在外部放出，但是通过在循环路径内进行臭氧水化冷却水等脱臭处理，可以防止恶臭等。
表1


表2




权利要求
1.有机肥料的制造方法，其中在可以密闭的开关自由的收集室(3)中混合收集含有水分的有机废弃物和分解有机物质并使之堆肥化的微生物，加热上述收集室(3)，同时密闭收集室(3)并使收集室(3)内减压，将收集室(3)内水的沸点设定在由于上述微生物造成有机物质分解时发热的有机废弃物的发酵热以下，从收集室(3)内的有机废弃物中使水分气化并排出，同时进行有机物质分解来制造有机肥料。
2.权利要求
1的有机肥料的制造方法，其中在收集室(3)外通过与冷却水的热交换冷凝从有机废弃物中排出水蒸气，空气冷却上述冷却水并使之循环，将通过上述冷凝产生的液体状的水分作为冷却水的补给水供给至冷却水的循环路径内。
3.权利要求
2的有机肥料的制造方法，其中在冷却水的循环路径内进行冷却水的脱臭。
4.有机肥料的制造装置，其备有收集含有水分的有机废弃物和分解有机物质并使之堆肥化的微生物的收集室(3)和加热该收集室(3)的加热装置(2)，在收集室(3)内含有混合上述有机废弃物和微生物的搅拌装置(9)，其中构成可以密闭的上述收集室(3)，同时在上述收集室(3)上连接并设置使收集室(3)内的气压减压的减压装置，驱动该减压装置以使收集室(3)内水的沸点在由于上述微生物造成有机物质分解时发热的有机废弃物的发酵热以下。
5.权利要求
4的有机肥料的制造装置，其具有如下结构在收集室(3)上连接并设置使气体状水分液化的冷凝装置(6)，同时在该冷凝装置(6)和收集室(3)之间设置将由于收集室(3)内的减压产生的气体状的水分导入冷凝装置(6)的导入装置(12)，上述冷凝装置(6)通过使循环冷却水和上述气体状的水分热交换使之液化。
6.权利要求
5的有机肥料的制造装置，其中在冷却水的循环路径内设置使冷却水空气冷却的冷却装置(16)，在冷凝装置(6)和收集室(3)之间设置将通过冷凝产生的液体状的水分导入至冷却水的循环路径内的导入装置。
7.权利要求
6的有机肥料的制造装置，其中冷凝装置(6)各自独立并具有气体状水分用的水蒸气流通路径(13)和冷却水用的冷却水流通路径(14)，邻接并配置两个流通路径(13、14)以使气体状的水分和冷却水可以热交换，在水蒸气流通路径(13)中设置使通过冷凝产生的液体状水分排出的排出口(6a)，同时在该排出口(6a)处配置通过流水驱动的水流式真空泵(4)，使得该真空泵(4)的输出水流排出至冷却水的循环路径中。
8.适合有机废弃物处理的微生物的制造方法，其中在可以密闭的开关自由的收集室(3)中混合收集含有水分并且含有作为处理对象的有机废弃物的有机基质、和适合该有机废弃物处理的微生物，加热上述收集室(3)，同时密闭收集室(3)并使收集室(3)内减压，将收集室(3)内水的沸点设定在由于上述微生物造成有机基质分解时发热的有机基质的发酵热以下，从收集室(3)内的有机基质中使水分气化并排出，同时结束上述微生物的培养，并且从收集室中分离该微生物。
9.权利要求
8记载的方法，其中在培养微生物时，在上述有机基质中混合作为微生物能够获得耐性的对象的物质。
10.权利要求
9记载的方法，其中上述物质是海水。
11.微生物的制造方法，是制造适合有机废弃物分解处理的微生物的方法，其特征在于，在用于培养该微生物的有机基质中混合将要处理的有机废弃物和作为该微生物能够获得耐性的对象的物质，在有机基质中培养上述有机微生物。
专利摘要
本发明的有机肥料的制造方法，是在可以密闭的开关自由的收集室(3)中混合收集含有水分的有机废弃物和分解有机物质并使之堆肥化的微生物，加热上述收集室(3)，同时密闭收集室(3)并使收集室(3)内减压，将收集室(3)内水的沸点设定在由于上述微生物造成有机物质分解时发热的有机废弃物的发酵热以下，从收集室(3)内的有机废弃物中使水分气化并排出，同时进行有机物质分解来制造有机肥料。由此提供在短时间内有效地进行从有机废物制造有机肥料等处理的技术。
文档编号C05F17/00GKCN1418179SQ01806486
公开日2003年5月14日 申请日期2001年3月15日
发明者下濑真一 申请人:株式会社日本诺博系统导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan