(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
畜舎から生じる糞尿を含んだ廃棄物を搾汁機にて搾汁液と分離固形物とに分離し、前記の搾汁液は発酵槽に導入して可燃性ガスに変換し、前記の分離固形物は炭化処理または前記発酵槽の消化液と共に堆肥化して、
前記可燃性ガスにより発電機を駆動させて電力，温水を得、その電力により処理システムを動作させ、前記温水を前記発酵槽に循環、または供給したことを特徴とする糞尿有効利用システム。
【請求項２】
前記の畜舎から生じる糞を含んだ廃棄物を撹拌貯留槽に供給し、
前記の畜舎から生じる尿を含んだ廃液の一部は前記撹拌貯留槽に供給して廃棄物と共に撹拌し、その残りの廃液においては堆肥化したことを特徴とする請求項１記載の糞尿有効利用システム。
【請求項３】
前記の発電機から発生した排気ガスを前記堆肥化に利用したことを特徴とする請求項１または２記載の糞尿有効利用システム。
【請求項４】
前記発電機はマイクロガスタービンであることを特徴とする請求項１乃至３記載の糞尿有効利用システム。
【請求項５】
事業系から排出される生鮮品を搾汁機にて搾汁液と分離固形物とに分離し、前記の搾汁液は発酵槽に導入して可燃性ガスに変換し、前記の分離固形物は炭化処理または前記発酵層の消化液と共に堆肥化して、
前記可燃性ガスにより発電機を駆動させて電力，温水を得、その電力により処理システムを動作させ、前記温水を前記発酵槽に循環、または供給したことを特徴とする事業系生鮮品の有効利用システム。
【請求項６】
前記の発電機から発生した排気ガスを前記堆肥化に利用したことを特徴とする請求項５記載の事業系生鮮品の有効利用システム。
【請求項７】
前記発電機はマイクロガスタービンであることを特徴とする請求項５または６記載の事業系生鮮品の有効利用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、畜舎から生じる糞尿等，事業系の野菜等の生鮮品を有効利用する糞尿有効利用システムおよび事業系生鮮品の有効利用システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境保全の目的で、家畜（畜舎）から生じる糞尿等（廃棄物や廃液）において家畜排泄物法が制定され、その糞尿等の処理方法が種々検討されている。一般的な糞尿等の処理方法としては、例えば糞尿等をコンポスト化して肥料にしたり、発酵させて電力用のメタンガスを発生させるメタン発酵方式の処理システムが知られている。この処理システムは畜舎の構造や家畜の種類によって、糞尿（固形類および液類）を混合して処理（以下、糞尿混合処理と称する）される場合と、糞（固形類）と尿（液類）とを分離して処理（以下、糞尿分離処理と称する）する場合と、の大きく２つに分類される。
【０００３】
糞尿混合処理の場合、まず、畜舎から生じた糞尿等を含んだ廃棄物は、通性嫌気性菌と絶対嫌気性菌（メタン菌）とが共存状態にある発酵槽（メタン発酵槽）内にポンプ，配管等を介して導入し、その発酵槽内を所定温度（発酵に最適な温度）に保つ。前記の発酵槽内に導入された糞尿等の有機物（高分子有機物；炭水化物，脂肪，タンパク質など）は、前記の通性嫌気性菌により低分子中間生成物（酸性の中間生成物；アルコール，酪酸，プロピオン酸など）に分解された後、前記の絶対嫌気性菌により可燃性ガス（メタンガス）に変換される。
【０００４】
前記の可燃性ガスは、水抜装置や脱硫装置により水分除去，脱硫してから例えばガスホルダーに貯留し、ガスタービンエンジン等の発電機の燃料として用いられる。前記発酵槽内で発酵せずに残留した消化液（および残渣）は、臭気が低く窒素，リン，カリウム等の肥料成分（非常に高いＢＯＤ，ＳＳ）が含まれており、所定の好気腐熟処理を経てスラリー化することにより液肥が得られる。
【０００５】
糞尿分離処理の場合、畜舎から生じた尿（および汚水など）を含んだ廃液は所定の浄化処理（例えば、消毒処理）を経て放流する。糞など固形物（水分の低い固形物）の廃棄物においては発酵槽に導入した後、前記の糞尿混合処理の場合と同様の方法により可燃性ガスを発酵させ、残留した消化液（および残渣）を液肥にする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような糞尿混合処理や糞尿分離処理の場合、糞尿だけでなく発酵に寄与しない夾雑物（例えば、大型の夾雑物）も発酵槽に導入されるため、大型の発酵槽が必要になる。特に糞尿分別処理の場合には、畜舎と発酵槽との間における流動性が極めて低く、そのままでは発酵槽に導入できない。そのため、畜舎から生じた廃棄物を多量の水道水や井戸水等により希釈して流動性を持たせる必要があるため手間がかかり、大型の発酵槽が必要となる、かつ、有機物（有機物濃度）が薄くなり発生ガス量も少なくなる。また、前記の夾雑物等によりポンプ，配管等が閉塞したり、発酵槽内においてスラッジの堆積やスカムの発生が起こる。
【０００７】
さらに、農地を有する家畜業者の場合（例えば、北海道のような広い土地の場合）は前記の消化液を液肥にして利用できるが、農地を持たない家畜業者の場合（例えば、本州の狭い土地の場合）は消化液を堆肥化施設に導入し、所定のコンポスト化処理（水分除去；送風および最適な加温）により堆肥，腐熟堆肥にしてから耕種農家等に販売したり自家用として利用する、または、例えば活性汚泥法等の浄化処理してから河川等に放流することになる。
【０００８】
消化液を堆肥化，腐熟堆肥化する場合、その堆肥化を効率良く行うために消化液を加温装置により加温して最適な温度に保つ必要があると共に、その消化液に対して送風装置により空気を供給する必要がある。そのため、処理システムに要するコストが高くなってしまう。消化液を放流する場合には、そのままでは放流できず浄化処理が必要であるため手間やコストがかかってしまう。
【０００９】
本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、悪臭や排水を発生させる事なく、畜舎から生じる糞尿を含んだ廃棄物や廃液を効率良く利用して発酵処理および堆肥化処理することができ、小型化，簡略化，低コスト化された糞尿有効利用システムおよび事業系生鮮品の有効利用システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題の解決を図るために、請求項１記載の発明は糞尿有効利用システムにおいて、畜舎から生じる糞尿を含んだ廃棄物を搾汁機にて搾汁液と分離固形物とに分離し、前記の搾汁液は発酵槽（例えば、メタン発酵槽）に導入して可燃性ガス（例えば、メタンガス）に変換し、前記の分離固形物は炭化処理または前記発酵槽の消化液と共に堆肥化して、前記可燃性ガスにより発電機を駆動させて電力，温水を得、その電力により処理システム（例えば、処理システムの各設備）を動作させ、前記温水を前記発酵槽に循環、または供給したことを特徴とする。
【００１１】
なお、前記の発酵槽に温水を循環させる手段としては、例えば発酵槽内にコイル状の配管を備え、その配管を加温装置として用いる。この加温装置の配管に温水を循環させることにより、発酵槽内を所定温度に保つことができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記の畜舎から生じる糞を含んだ廃棄物を撹拌貯留槽に供給し、前記の畜舎から生じる尿を含んだ廃液（例えば、尿・汚水貯留槽内の廃液）の一部（希釈用）は前記撹拌貯留槽に供給して廃棄物と共に撹拌し、その残りの廃液（堆肥用）においては堆肥化したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記の発電機から発生した排気ガス（温風）を前記堆肥化に利用したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記発電機がマイクロガスタービンであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は事業系生鮮品の有効利用システムにおいて、事業系から排出される生鮮品を搾汁機にて搾汁液と分離固形物とに分離し、前記の搾汁液は発酵槽（例えば、メタン発酵槽）に導入して可燃性ガス（例えば、メタンガス）に変換し、前記の分離固形物は炭化処理または前記発酵層の消化液と共に堆肥化して、前記可燃性ガスにより発電機を駆動させて電力，温水を得、その電力により処理システム（例えば、処理システムの各設備）を動作させ、前記温水を前記発酵槽に循環（請求項１に記載の発明と同様の方法により循環）、または供給したことを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、前記の発電機から発生した排気ガス（温風）を前記堆肥化に利用したことを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、前記発電機がマイクロガスタービンであることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における糞尿有効利用システムおよび事業系生鮮品の有効利用システムを図面に基づいて詳細に説明する。本実施の第１，第２形態では、糞尿混合処理型および糞尿分離処理型の有効利用システムにおいて、畜舎から生じる糞尿等の廃棄物や廃液を効率良く処理し、その処理システムの小型化，簡略化，低コスト化（および低ランニングコスト化）を検討した。
【００１９】
（本実施の第１形態）
図１は、本実施の第１形態における糞尿混合処理型の糞尿有効利用システムの概略説明図を示すものである。図１において、畜舎１１から生じた糞尿等を含んだ廃棄物は、図示しない配管，タイヤローダ等により撹拌貯留槽１２に供給し、混合撹拌する。次に、前記の混合撹拌物は、図示しない配管，投入コンベア等により搾汁機（固液分離機）１３に供給し、固形物（発酵に寄与しない夾雑物を含む）と搾汁液とに分離する。その分離した固形物（以下、分離固形物と称する）は、堆肥化施設１４に供給し例えばＢＳＣ方式のコンポスト化処理して堆肥を得る、または炭化炉１５に供給し炭化処理して土壌改良材や活性炭を得ることができる。なお、前記炭化炉１５は、後述するガスホルダー１７のメタンガスを利用して駆動しても良い。
【００２０】
符号１６は発酵槽を示すものであり、図示しないポンプ，配管等を介して前記の搾汁液を導入し、後述する発電機からの温水を循環させることにより、その発酵槽１６内の温度を例えば３６℃（発酵槽１６内の通性嫌気性菌と絶対嫌気性菌とに応じた温度）に保ちながらメタン発酵処理（例えば、約２０日間処理）して、メタンガスを発生させる。
【００２１】
なお、前記の発酵槽１６に温水を循環させる手段としては、例えば発酵槽１６内にコイル状の配管（図示省略）を備え、その配管を加温装置として用いる。この加温装置の配管に温水を循環させることにより、発酵槽１６内を所定温度に保つことができる。
【００２２】
前記のように搾汁液を発酵槽１６内に導入することにより、その発酵槽１６内のスラッジの堆積、スカムの発生，ポンプや配管の閉塞を防止できる。また、前記の搾汁液は有機物濃度が高く流動性を有することから、希釈水を用いる必要がなく、発酵槽１６の容積を比較的小さくすることができる。さらに、前記の発酵槽１６に循環させる温水は少量で良い。
【００２３】
前記のメタンガスは、水分除去し脱硫装置１７により硫化水素（Ｈ2Ｓ）を除去してから、ガスホルダー１８に貯蔵する。前記の発酵槽１６内に残留した消化液においては、前記の堆肥化施設１４に供給する。符号１９は発電機（例えば、３００ｋＷ以下のマイクロガスタービン）を示すものであり、前記のガスホルダー１７内のメタンガスを燃料として駆動させることにより温水や電力が得られる。前記の温水は、例えば発酵槽１６内に備えられた加温装置（図示省略）に循環させる。前記の電力は、例えば処理システム全体における各設備（ポンプ等）の動力エネルギーとして利用できる。
【００２４】
なお、発酵槽１６の容積を比較的小さくでき、その発酵槽１６に循環させる温水は少量にできることから、前記発電機としては例えば３０ｋＷ級のマイクロガスタービンでも十分であり、処理システムの小型化を図ることができる。
【００２５】
前記発電機１９を駆動させると高温（例えば、２００〜３００℃）の排気ガスが生じる。この排気ガスを温風として前記の堆肥化施設１４内（後述する調整槽２１や撹拌発酵槽２２）に供給することにより、加温装置や送風装置を用いることなく消化液に対して空気を供給すると共に、その消化液を加温し、水分を蒸発除去することができる。なお、前記の堆肥化施設１４内に供給される排気ガスは、その排気ガス圧力を考慮し、必要に応じてブロア，コンプレッサを用いて供給する。
【００２６】
（堆肥化施設１４の実施例）
図２は、堆肥化施設１４の概略説明図を示すものである。なお、図１に示すものと同様なものには同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。図２において、符号２１は調整槽を示すものであり、その調整槽２１に発酵槽１５からの消化液を投入し、発電機１９からの排気ガスで強制曝気しながら滞留（例えば、４日間）することにより、前記消化液を好気的条件下（空気があり、その空気を好む好気性微生物が活動し易い条件下（酸化還元電位ＯＲＰ；５０〜１００ｍＶ））に調整する。
【００２７】
符号２２は撹拌装置（例えば、ロータリ撹拌装置）および床面散気管を備えた撹拌発酵槽を示すものであり、その撹拌発酵槽２２に対して搾汁機１３からの分離固形物を投入し、その分離固形物における見かけ上の水分が６０％となるように、水分調整材（例えば、籾殻）を用いて調整する。その後、撹拌発酵槽２２に対して前記の調整槽２１内の消化液を定量移送する。
【００２８】
そして、前記の撹拌発酵槽２２内を撹拌して空気貫入を行うと共に、床面散気管を介し発電機１９からの排気ガスを曝気して、通性好気性微生物の生物化学作用による一次発酵（酸化・発酵）を進行させる。その一次発酵により、撹拌発酵槽２２内の温度は、立ち上がり時点で６５〜７５℃に上昇する。その後、微生物における高温菌から中温菌への変遷により撹拌発酵槽２２内の温度は室温程度（常温）に下降し、一次発酵が終了する。
【００２９】
次に、前記の一次発酵を経た発酵物は、複数個（例えば、４個）の後熟槽２３〜２３のうち一つに搬送し、例えば１週間毎に他の後熟槽２３に順次移動させながら二次発酵（完全腐熟化）することにより、堆肥や腐熟堆肥が得られる。
【００３０】
（本実施の第２形態）
図３は、本実施の第２形態における糞尿分離処理型の糞尿有効利用システムの概略説明図を示すものである。なお、図１に示すものと同様なものには同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
図３において、畜舎１１から生じた糞等を含んだ廃棄物（固形状）は、図示しない配管，タイヤローダ等により撹拌貯留槽１２に供給する。畜舎１１から生じた尿（および汚水）を含んだ廃液は尿・汚水貯留槽３１に貯留する。その貯留された廃液の一部においては、水中ポンプ等を介して撹拌貯留槽１２に供給し前記廃棄物の希釈水として用いる。また、残りの廃液においては、水中ポンプ等を介して堆肥化施設１４に供給し堆肥として用いる。このように、畜舎１１から生じた廃液（尿や汚水）の一部を希釈水として用いることにより、水道水や井戸水を用いることなく、糞等の廃棄物を希釈して流動性を付与することができる。
【００３２】
そして、本実施の第１形態と同様に、前記の撹拌貯留槽１２にて希釈された糞等の廃棄物（希釈水として用いた廃液を含む）を搾汁機（固液分離機）１３に供給し、分離固形物と搾汁液とを得る。前記の分離固形物は堆肥化施設１４または炭化炉１５に供給し、堆肥または土壌改良材や活性炭を得る。前記の搾汁液においては発酵槽１６にて発酵させ、発生したメタンガスにより発電機１９を駆動して、温水，電力，温風（排気ガス）を得る。発酵槽１６内に残留した消化液は、堆肥化施設１４に供給する。
【００３３】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００３４】
例えば、所望の制御装置を用いて図１〜図３の各設備（例えば、撹拌貯留槽，搾汁機，発酵槽，発電機，堆肥化施設，ポンプ，配管等）を動作させることにより、糞尿有効利用システムを自動的に運転することができる。堆肥化施設においては、単に排気ガスを用いて加温するだけでなく、例えば堆肥化施設をビニールハウスで覆い太陽光により加温しても良い。
【００３５】
また、発電機やガスホルダーが硫化水素の影響を受けるものでなければ、脱硫装置は用いなくても良く、糞尿処理システムをより小型化することができる。さらに、発酵槽から生じる消化液は、従来と同様に液肥として利用しても良い。さらにまた、発電機で得られる温水は、本実施の第１，第２形態では発酵槽（加温装置）に循環させたが、搾汁液の有機物濃度等に応じて、発酵槽内に直接供給しても良い。
【００３６】
なお、本発明の有効利用システムは、畜舎からの糞尿等の廃棄物や廃液に限らず、事業系から排出される野菜，残飯等の生鮮品の処理に適用した場合においても、本実施の第１，第２形態に示した作用効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上示したとおり本発明によれば、悪臭や排水を発生させる事なく、畜舎から生じる糞尿を含んだ廃棄物や廃液を効率良く利用して発酵処理および堆肥化処理することができ、その処理システムの小型化，簡略化，低コスト化ができる。
【００３８】
ゆえに、将来的な自然環境の保全を図ることができ、クリーンで無限のエネルギーを発生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の第１形態における糞尿有効利用システムの概略説明図。
【図２】堆肥化施設１４の概略説明図。
【図３】本実施の第２形態における糞尿有効利用システムの概略説明図。
【符号の説明】
１１…畜舎
１２…撹拌貯留槽
１３…搾汁機
１４…堆肥化施設
１５…炭化炉
１６…発酵槽
１７…脱硫装置
１８…ガスホルダー
１９…発電機
２１…調整槽
２２…撹拌発酵槽
３１…尿・汚水貯留槽
【図１】
0003719938.tif 000002
【図２】
0003719938.tif 000003
【図３】
0003719938.tif 000004