JP2014508090A - 有機廃棄物から粒状有機無機肥料を製造する方法及びこれを実施するためのデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、農産業、具体的には、粒状の有機無機肥料を製造するための、有機廃棄物材料（畜産及び養鶏廃棄物、生活廃水及び工業廃水、わら、泥炭並びに他の有機物）の処理に関する。有機廃棄物材料から粒状の有機無機肥料を製造する方法は、混合物成分の供給、機械的な不純物の除去、無機質成分を添加しながらの混合、破砕、除染、均質化、造粒及び乾燥を含む。ローラの成形リングを通過して処理される塊を有した連続動作する加熱されたローラで、粒状物を形成するためにカッティングしながら、破砕、除染、均質化及び造粒工程が、同時に実行される。パルス化された真空方式で動作している連続動作する加熱された真空乾燥機で、設定された水分含量に、粒状物を乾燥する。有機廃棄物材料から粒状の有機無機肥料を製造するデバイスは、混合物成分の供給、機械的な不純物の除去、混合、破砕、除染、均質化、造粒及び乾燥する手段から成る。破砕、除染、均質化及び造粒手段は、互いに並列に装着された１つ以上の加熱された水平ローラの形である。寸法通りに粒状物を切断するためのブレードを有する成形リングが、ローラの端部に提供される。乾燥手段は、連続動作する加熱された真空乾燥機の形で、乾燥機は、レシーバ及び真空ポンプにパイプラインによって速い応答性の弁で接続される。本発明は、工程サイクルを運転させるために必要な時間を減少させて、改良された使用性を有する粒状物を製造することを可能にする。

Description

本発明は、農業、すなわち有機廃棄物（畜産場及び養鶏場廃水、生活廃水及び工業廃水、わら、泥炭並びに他の有機物）の処理に関し、ペレットの形で有機−無機肥料を製造するために用いることができる。

現在使用されているペレット状有機無機肥料の製造方法（ＲＦ特許番号2198152 S05F3/00, 14/06/2000）では、半液体の肥料、吸水性材料、充填剤及び無機質混和剤を、適量ミキサに入れ、混合してから、結果として生じた塊を、ドラムでペレット化する。ペレット状の有機無機混合物の湿度は、５５％〜６０％である。有機無機肥料をペレット化した後、肥料を、バイオ熱による手段で殺菌する。

この方法の不都合としては、結果として生じるペレットの強制乾燥の欠如による低い設備生産性、液体肥料及び無機質混和剤の成分が深く含浸される吸水性材料への不十分な作用、調整された等しい大きさのペレットを得ることができないことが挙げられる。

農工業廃棄物の処理用製造ラインが、有機又は有機無機複合肥料を獲得するために現在使用されている（ＲＦ特許番号2118631 S05F3/06, 10/09/1998）。農工業コンビナートの含水廃棄物が貯留槽に積み込まれ、この貯留槽から、コンベヤによってミキサに適量投入される。結果として生じた塊は、冷却ガスが供給される、乾燥チャンバに入れられ、冷却ガスが含水廃棄物を脱水及び殺菌する。乾燥チャンバでは、含まれる大きな廃棄物の粉砕、破壊及び分散が行われる。

このラインの不都合は、ラインが農工業コンビナートの処理用にのみ設計されており、扱いにくく、長い乾燥工程が要求されることである。

周期的に装置の長さに沿って移動する電気油圧式放電で混合物に影響を及ぼすことによって、有機廃棄物の混合、破砕、移動及び均質化が実行される、有機廃棄物からペレット状有機無機肥料を製造する方法及びこの方法を実現するための装置（ＲＦ特許番号2135437 S05F3/00, 3/06, 27/08/1999）が現在使用されている。処理された塊の脱水及びペレット化は、上記の操作実行後に行われる。

この方法を実行するための装置は、固体の除去、混合物成分の供給、混合、破砕、移動、均質化、脱水及びペレット化の手段を備え、混合、破砕、均質化及び移動手段が電気油圧式チャンバの形で作製され、そのケーシングの中で、その長さに沿った放電の周期的な移動を確実にし、そして、多くの電極対が配置され、チャンバの出口に脱水及びペレット化手段が配置される。

しかしながら、放電は、制御されないさまざまな化学工程の発生を引き起こし、結果として、毒性のものを含んだ、多種多様な物質を形成させることで知られ、この毒性の物質が、肥料の品質に影響を及ぼす可能性がある。

類似した特徴の数及び解決される技術的問題に従って、本発明に最も近いものは、有機廃棄物からペレットを製造する方法及びその方法の実現のための装置の発明（特許番号641871 USSR, S05F3/00, 13/11/1974）である。この方法によれば、機械的な不純物が有機廃棄物から除去され、それから、後者が混合、破砕される。続いて、ビーズの形成を伴う押し出し、及び、その次の、コンベヤ上への自由落下による破壊によって、有機廃棄物はペレット化される。ペレットの乾燥は、高温気体によって、振動多孔板上で最初に実行され、次にホッパー内でペレットを曝露してから、固定多孔板で乾燥が継続され、続いてペレットは冷却される。

固体の除去、混合、破砕、ペレット化及び高温気体での乾燥の手段を含む装置で、この方法は、実現される。ペレット化を実行するために、下にコンベヤが位置する引き込みノズルを伴うスクリュー押出機として作製された手段が使用され、そして、高温気体による乾燥手段は傾斜した底部を有する振動及び固定多孔板の形状で作製され、この底部の下に、熱風供給のためのパイプが取り付けられる。板の間に、ペレット曝露のためのホッパーが配置され、そして、固定板の端部には、冷風供給用のパイプが取り付けられる。

この発明は、多段の工程を伴う長い工程サイクルを有し、広い産業領域及び高いエネルギーコストを必要とする。加えて、結果として生じるペレットは、自然形成のため、大きさが不均一で、必要とされる性能特性（強度及び殺菌の程度）を提供しない。

提案される発明の工学的問題は、得られるペレットの作業特性を改良しながら、個々の操作を組み合わせることによってペレット化された有機無機肥料を得るための処理サイクルの時間を減少させることである。

概要
混合物成分の供給、固体の除去、無機質成分を添加しながらの混合、破砕、殺菌、均質化、ペレット化及び乾燥を備えた、有機廃棄物からペレット化された有機無機肥料の製造プロセスにおいて、本発明に従って、ローラの成形リング及びペレットとして切断する手段を通過して、処理される塊を連続的に伝送しながら、破砕、殺菌、均質化及びペレット化の工程を、加熱されたローラ上で同時に実行し、そして、乾燥を、連続的な真空−パルス方式で、加熱された真空乾燥機で実行するといった手段により、この問題は、解決される。

混合前に混合物の成分から自由水分を除去するために、脱水が、真空−パルス動作方式を使用して加圧ローラを備えたベルトコンベヤにおいて押し出すことによって、実行される。

ソース成分から、より多くの水分が発生する場合には、真空−パルス方式での、加熱された冷却ガスの混合物成分の層への強制的な通過によって、自由水分が、更に除去される。

混合しながら、有機質混和剤が混合物に添加される（腐植物質、泥炭、木材チップ等）。腐植物質の添加は、解毒の要求によって引き起こされる。

加熱された真空連続乾燥機でのペレットの乾燥は、２０％以下の湿度まで実行されるのが望ましい。

本発明に従って、混合物成分の供給、固体の除去、混合、破砕、殺菌、均質化、ペレット化及び乾燥手段を含む方法を実現するために提案される装置は、混合手段の後に位置する、並列の加熱された水平ローラに１つ以上取り付けられた形で作製される、破砕、殺菌、均質化及びペレット化の手段を備え、等しい大きさでペレットを切断するための、境界にナイフを有した端部成形リングを有し、そして、真空乾燥のための手段が、加熱された真空連続乾燥機の形で作製され、レシーバ及び真空ポンプにパイプラインによって速動式の弁で接続される。

必要に応じて、装置は、固体粒子を除去するための手段の後に取り付けられる、混合物成分の事前破砕のための手段を、追加的に含む。

混合手段より前に、最初の混合物成分を脱水するため、装置に、（濾布の上下に位置する）加圧ローラを有した帯状真空フィルタを提供し、レシーバ及び真空ポンプにパイプラインによって速動式の弁で接続することができる。

多量の含水廃棄物から搾り取るために、それは主要な脱水手段の後に位置する、追加的脱水手段を含み、それは、一方で加熱された冷却ガスの供給源とレシーバへの速動式の弁を有するパイプラインとに接続され、反対側で、冷却剤供給のための真空ポンプと接続された加圧ローラを有する帯状真空フィルタの形で作製される。

本質的な特徴のこのような複合は、上述の操作の実行の組み合わせを可能にし、破砕、殺菌、均質化、及びペレット化のための個々の装置の必要性を排除する。

このような方法で、加熱された連続ローラ上で、熱的真空パルス動作方式での真空乾燥機での散逸による、強い剪断変形、圧力パルスの作用及び処理される肥料の加熱により、乾燥が実行される。最初の混合物成分の湿度が高い場合、熱−真空−パルス方式で加熱された冷却ガスを強制的に通過させることによって、自由水分の予備的な除去が実行される。

殺菌は、熱的真空−パルス方式で、加熱された連続ローラ上のミキサ及び真空乾燥機で実行される。

均質化は、強い剪断変形の下、ローラ上のミキサで行われる。

真空−パルス方式での乾燥工程の実行により、肥料の湿気の激減がもたらされ、そのとき、深層での沸騰及び表面への移動と関係して真空パルスを発生させ、続いて冷却ガスによる加熱により肥料からの水分除去を進行させ、工程の加速がもたらされる。

加えて、熱的真空パルス方式は、殺菌、均質化、高まるペレットの農薬特性の効率を増加させる。

したがって、ペレット化された有機無機肥料の製造方法及びその実施のための装置は、従来技術において内在していた技術的解決策ではない、新規な技術的特性をその本質的な特徴において保証する。

図面は、以下のものを示す。

ペレット化された有機無機肥料を製造するための装置の包括的な図である。 （第１及び第２の）脱水手段を示す。 ローラを示す。

有機廃棄物からペレット化された有機無機肥料を製造するための装置（図１）は、以下のものから成る。
− 貯蔵ホッパー１、
− 原料成分の均一な供給を提供する、ベルトコンベヤ２、
− 磁気分離機３、
− 石除去装置４、
− （必要な場合には）機械的微粉砕−崩壊機械５、
− 濾布１５の上下に位置する加圧ローラ１４、真空−パルス動作設備７に接続される真空チャンバ１６を備えた、真空ベルトフィルタ６を示す（２ａ）脱水手段６、
− 真空ポンプ、レシーバ、速い応答性の弁及びパイピングから成る真空−パルス動作手段７、１３、
− （必要な場合には）濾布の上に熱い冷却ガス供給デバイス１７を備える（図２ｂ）、脱水手段６と類似な手段を構造的に実行する、追加的脱水手段８。脱水及び追加的脱水手段は、以下のものと組み合わせることができる。
− 有機無機肥料調製のコンプライアンスを確実にするための他の成分（無機化合物、フミン酸塩、微量栄養素等）の適量吐出装置９、
− 機械的なミキサ１０、
− ペレットを同じ大きさで切断するためのブレード１９を有した端部成形リング１８を有する、並列水平に装着された１つ以上の加熱されたローラ１１から成る（図３）、ローラ１１、
− 真空−パルス動作装置１３に接続された、加熱された連続真空乾燥機１２。

方法は、以下の通りに実現される。肥料の原料成分（有機廃棄物）が、貯蔵ホッパー１に積み込まれ、ベルトコンベヤ２によって、固体粒子に対する精製操作のために、まず、磁気分離機３へ、続いて、石除去装置４へと移される。次に、必要に応じて、分離された原料成分が、予備破砕のための機械的微粉砕−崩壊機械５へと供給され、続いて、原料成分の湿度が６０％から８５％と高い場合には、脱水手段６へ供給される。真空チャンバ１６の領域で濾布１５の上及び下に位置する、加圧ローラ１４を備えたベルト真空フィルタ６（２ａ）で押し出すことによって、脱水は実行される。この押し出しサイクルの間、原料成分は、通常の真空処理とは対照的に、処理される材料の急激な減圧によって特徴づけられる、真空−パルス動作を受け、これにより、材料のより強力な蒸発及び急速な乾燥が起こる。

必要に応じて、高温気体供給ユニット１７からの加熱された冷却ガスの、混合物成分の層の通過を強制した真空パルスが、追加的脱水手段８によって実行される。電力−真空−パルス動作方式を使用することによって、高速度での強制的な通過の実行による、高流動の乱流での表面からの自由水分の除去を可能にする。

脱水された原料成分は、機械的なミキサ１０に供給され、ミキサ内へ、肥料の他の成分（腐植物質、無機肥料及び微量栄養素）が、適量吐出装置９から供給される。

ミキサ１０での混合後、混合物はローラ１１に供給され、そこで、破砕、殺菌、均質化及び２０％から６０％の水分含量に対する乾燥の最終的な操作が実行される。上述の操作は、ペレットの成形と同時に、加熱された連続ローラ１１で直接実行され（図３）、この成形は、端部成形リング１１、ロール１８及びブレードでの切断１９に処理された塊を通過させるときに、おこる。より多くの水分では、ペレットは、十分な強度を有さずに、容易に縮れ、互いに貼り付く可能性がある。より少ない水分含量では、ペレットの表面は粗く、そして、亀裂を有する。ペレットは砕ける可能性があり、適切な市場での状態が失われる。

ローリング工程の間に、肥料の発酵もまたおこる。これは、加熱ロールでの塊の加熱から生じる微生物学的工程の強化だけが原因で達成されるのではない。ローリング工程の間の、ローラ間の細隙での強力な剪断応力により、処理される材料の分子構造の部分的な破壊が行われ、それが微生物作用と同様の変化をもたらす。

加熱された連続ローラでの上述のすべての操作が、同時に実行される。

次に、ペレットは、加熱された連続真空乾燥機１２に入り、そこで、真空−パルス方式で、必要な水分含量まで乾燥される。ペレットには、２０％の湿度制限が、最善である。より高い湿度では貯蔵の間、市場での状態を損失する肥料の腐植化の工程の活性化が起こり得る。

提案された方法によって、土壌を処理することもできる。

提案された方法及びその実現のための装置は、地域の農薬産業の要求に従うことが必要とされる有機無機成分を添加したさまざまな有機廃棄物からのペレット状有機無機肥料の製造を可能にする。それにおいては、従来技術と比較すると、製造サイクル期間は、多くの操作の組み合わせにより、短縮される。

特に、原料の供給源として、フミン酸ナトリウム及び固体分基準で５％の無機質成分（硫酸カリウム及び尿素）を添加した下水スラッジが、選択された。肥料の化学組成は、以下の通りである。Ｎ−１．０６％、Ｐ_２Ｏ_５−０．８０％、Ｋ_２Ｏ−０．５２％、そして、食用植物の要求に応じる。

獲得された肥料の研究の結果は、また、ローラ及び熱的真空パルス動作による圧縮に起因したペレットの高められた性能特性を示す。

ペレット状有機無機肥料の実地試験は、その有効性を示した。ジャガイモ増収は、１６％、亜麻−４７％であった。

２０％までのペレットの水分で、安定性が、長期間にわたる貯蔵の間、保証されることも分かった。

Claims (9)

1. 混合物成分の供給、固体の除去、無機質成分を添加しながらの混合、破砕、殺菌、均質化、ペレット化及び乾燥を備えた、有機廃棄物からペレット化された有機無機肥料を製造する方法であって、破砕、殺菌、均質化及びペレット化が、ローラの成形リング及びペレットとして切断する手段を通過して、処理される塊を連続的に伝送しながら、加熱されたローラ中で同時に実行され、そして、乾燥が、連続的な真空−パルス方式で、加熱された真空乾燥機で実行される、方法。
2. 混合前に、真空−パルス動作方式を使用して、加圧ローラを有するベルトコンベヤ上で自由水分を押し出すことによって、混合物の成分が脱水される、請求項１に記載の方法。
3. 押し出された自由水分が続いて、加熱された冷却ガスの混合物成分の層への真空パルスでの強制的な通過によって除去される、請求項２に記載の方法。
4. 混合物の成分を混合しながら、有機質混和剤が添加される、請求項１に記載の方法。
5. 加熱された真空連続乾燥機でのペレットの乾燥工程が、２０％以下の湿度を獲得するために実行される、請求項１に記載の方法。
6. 混合物の成分の供給、固体の除去、混合、破砕、殺菌、均質化、ペレット化及び乾燥手段を備える、有機廃棄物からペレット化された有機無機肥料を製造する装置であって、破砕、殺菌、均質化及びペレット化の手段が、混合手段の後に位置する、並列の加熱された水平ローラに取り付けられた１つか複数の形で作製され、等しい大きさでペレットを切断するための、境界にナイフを有した端部成形リングを有し、そして、乾燥のための手段が、加熱された真空連続乾燥機の形で作製され、レシーバ及び真空ポンプにパイプラインによって速動式の弁で接続される、装置。
7. 固体除去のための手段の後に取り付けられる、混合物成分の事前破砕のための手段を、追加的に含む、請求項６に記載のデバイス。
8. 混合手段の前に取り付けられた脱水手段を備え、それはレシーバ及び真空ポンプにパイプラインによって速動式の弁で接続された加圧ローラを有する帯状真空フィルタの形で作製される、請求項６に記載のデバイス。
9. 一方で、加熱された冷却ガスの供給源と速い応答性の弁及びレシーバを有するパイプとに接続され、反対側で、冷却ガスの強制的な通過のための真空ポンプに接続された、加圧ローラを有する帯状真空フィルタの形で作製された、追加的脱水手段を含む、請求項８に記載のデバイス。

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