(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート基礎に立設された透明シート張りのカラマツ材上屋と、該カラマツ材上屋によって風雨から保護された土間空間と、該土間空間全面に敷設された断熱・通気マットと、該断熱・通気マット上に載置された扁平なプラスチックバッグと、該プラスチックバッグに乳用牛から排出される流動性のあるスラリー状の糞尿を充填してなることを特徴とするシート・マット密閉ポンド。
【請求項２】
コンクリート基礎に立設された透明シート張りのカラマツ材上屋と、該カラマツ材上屋によって風雨から保護された土間空間と、該土間空間全面に敷設された断熱・通気マットと、該断熱・通気マット上に載置された扁平なプラスチックバッグとからなるシート・マット密閉ポンドにおいて、乳用牛から排出される流動性のあるスラリー状の糞尿を前記プラスチックバッグに投入し、前記プラスチックバッグに大量貯留した後、前記プラスチックバッグに貯留された糞尿スラリーを長期間保存してソーラーエネルギーにより嫌気発酵させた後、発生したメタンガスはガス取出口から、堆肥は堆肥取出口からそれぞれ抜き取ることを特徴とする家畜糞尿処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽エネルギーのパッシブ利用に依存した安価で構造が簡単なシート・マット密閉ポンド及びシート・マット密閉ポンドによる処理・ガス化技術を利用した家畜糞尿処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
北海道における酪農業は、乳用牛の飼養頭数の増加に伴ってつなぎ方式から放し飼い（フリーストール）方式に移行している。
そのため敷料の減少により堆肥化困難となり、また飼料給与の変化で糞尿は軟化し流動状態（スラリー）で排出、貯留される傾向にあり、地域環境の汚染の原因となっている。
このような状況下で、家畜糞尿の適正処理への対応として平成１１年１１月に「家畜排泄物の適正管理化及び利用の促進に関する法律（家畜排泄物法）」が制定され、平成１６年１１月までの５年間に屋根掛け堆肥盤等を設置して、降雨の流入による流出汚染防止対策を実施することが義務づけられた。
堆肥盤・尿溜には屋根掛けや壁の整備など、状況に応じた糞尿処理・管理方策が必要になるが、スラリーの処理法にはスラリーストア、ラグーン等の貯留法があり、また新しい技術として糞尿をメタン発酵処理をするバイオガスプラントがヨーロッパから導入され実証実験が開始されたところである。
しかし、このうち特にバイオガスプラントは設備費や維持費が嵩み、一般酪農家には自己資金による導入は困難である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、シャローソーラーポンドの原理を取り入れ、太陽エネルギーのパッシブ利用に依存した安価で構造が簡単なシート・マット密閉ポンド及びシート・マット密閉ポンドによる処理・ガス化技術を利用した家畜糞尿処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のシート・マット密閉ポンドは、コンクリート基礎に立設された透明シート張りのカラマツ材上屋と、該カラマツ材上屋によって風雨から保護された土間空間と、該土間空間全面に敷設された断熱・通気マットと、該断熱・通気マット上に載置された扁平なプラスチックバッグと、該プラスチックバッグに乳用牛から排出される流動性のあるスラリー状の糞尿を充填してなるものである。
本発明の家畜糞尿処理方法は、コンクリート基礎に立設された透明シート張りのカラマツ材上屋と、該カラマツ材上屋によって風雨から保護された土間空間と、該土間空間全面に敷設された断熱・通気マットと、該断熱・通気マット上に載置された扁平なプラスチックバッグとからなるシート・マット密閉ポンドにおいて、乳用牛から排出される流動性のあるスラリー状の糞尿を前記プラスチックバッグに投入し、前記プラスチックバッグに大量貯留した後、前記プラスチックバッグに貯留された糞尿スラリーを長期間保存してソーラーエネルギーにより嫌気発酵させた後、発生したメタンガスはガス取出口から、堆肥は堆肥取出口からそれぞれ抜き取るものである。
【０００５】
【実施例】
まず、シャローソーラーポンド（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｓｏｌａｒ  Ｐｏｎｄ  ；  ＳＳＰ）の原理を説明する。
太陽エネルギーの実用化技術にソーラーポンド（太陽の池）があり、一般にソーラーポンドとは、大きな窪地に大量の塩水を張った人工池のことをいう。
水深は２〜３ｍの上下二層からなり、上層は水深とともに塩水濃度が増加する濃度勾配層で、下層はその最大濃度を保った一様濃度の蓄熱層である。
ポンドに入射した日射は濃度勾配層を透過して蓄熱層に達し、ポンド底部に吸収され蓄熱層の温度が上昇する。
その際、濃度勾配層において温度差に基づく密度差の減少を濃度差に基づく密度差の増加が上回り、その対流が阻止され、表面からの熱損失が抑えられるので、蓄熱層の温度は予想以上に上昇し大量の蓄熱ができる。
【０００６】
それに対して、シャローソーラーポンド（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｓｏｌａｒ  Ｐｏｎｄ  ；  ＳＳＰ）は、地表に断熱材を敷きその上に真水を満たしたプラスチック製のバッグを置いたもので、大きな表面積に対して水深は１００〜２００ｍｍ程度である。
シャローソーラーポンドは中間温度（４０〜６０℃）の温水を工業用プロセスヒートとして供給するもので、使用法は、朝方水を注入すると日中太陽熱を受けて昇温し、夕方にお湯を排出し断熱蓄熱タンクに抜き取って給湯に用いる１日サイクルのバッチ方式である。
【０００７】
代表的なＳＳＰモジュールは、水を満たした幅５ｍ×長さ６０ｍ×厚さ１００ｍｍのプラスチックバッグである。
図６に示すように、その水入りプラスチックバッグＡは、上面が透明、下面が黒色のプラスチックから形成され、周囲をコンクリート縁石Ｂに囲まれた発泡断熱材の断熱床Ｃの上に置かれ、縁石Ｂ，Ｂ間に１．２ｍ間隔で渡した支持棒Ｄに支持された繊維入りの波状透明プラスチック板Ｅで上方を覆われ、該波状透明プラスチック板ＥとプラスチックバッグＡとの間には空気層Ｆが形成される。
このように、シャローソーラーポンドは、大きな扁平なバッグに水を満たし、日射や大気熱を受けて自然の状態で太陽熱によって温水を得る方法であり、いわゆる太陽熱のパッシブ利用の一例である。
【０００８】
この方法をフリーストール方式の乳用牛から排出される流動性のあるスラリー状の糞尿処理に応用しようとするもので、以下、本発明を「シート・マット密閉ポンド」と称する。
シャローソーラーポンドは、朝方冷水を充填し、日中日射を受けて昇温し、夕方温水として取り出すもので、１日サイクルの利用法であるのに対し、本発明のシート・マット密閉ポンドは、日々排出されるスラリー状の糞尿を搬入してプラスチックバッグに投入し、長期間大量に貯留しておきソーラーエネルギーを受け嫌気発酵させる方法である。
【０００９】
本発明のシート・マット密閉ポンドの実施例を図面に基づいて説明すると、
図１に示すように、本発明のシート・マット密閉ポンドは、コンクリート基礎１に立設されたカラマツ間伐材を組み立てて外面を透明シートで覆ったカラマツ材上屋２と、該カラマツ材上屋２によって風雨から保護された土間空間３と、該土間空間３全面に多数個敷設された断熱・通気マット４と、該断熱・通気マット４上に載置された扁平なプラスチックバッグ５とからなる。
【００１０】
前記カラマツ材上屋２は、図２に示すように、適宜面積となるように四周囲のコンクリート基礎１を構築し、かつ屋根の棟６を支えるように等間隔に配置された中央のコンクリート基礎１とを構築し、各コンクリート基礎１には支持金具７が固定されており、カラマツ間伐材の下端を支持金具７に固定して四周囲のコンクリート基礎１と側柱８、補助柱９、主柱１０との連結が行われ、かつ屋根梁１１や方づえ１２も連結金具１３によって側柱８、補助柱９、主柱１０に連結されて、カラマツ材上屋２が組み立てられる。
組み立てられた丸太小屋の如きカラマツ材上屋２の外面を、透明シートで覆って温室構造として室内温度を維持する。
【００１１】
前記断熱・通気マット４は、図３、図４に示すように、ほぼ扁平方形状をなし、長手方向に複数本の加熱シールを行い円筒状の収納部１４が並設され、該収納部１４にゴムチップ、プラスチックの屑などの粒状物１５が充填密封シールされ、さらに対向する辺同士に重複しないように連結用筒状体１６を延設している。
したがって、コンクリート基礎１に囲まれた土間空間３に断熱・通気マット４の外周を隣り合う辺の連結用筒状体１６が重複しないように敷き詰め、連結用筒状体１６に連結パイプ（図示せず）を貫入して隣り合う断熱・通気マット４同士を連結固定することができる。
また、収納部１４，１４間の凹所を空気が流通可能であり、プラスチックバッグ５を下面から温めることができる。
【００１２】
前記プラスチックバッグ５は、幅４．８ｍ×厚さ０．５ｍ×長さ６０ｍの容積１４４ｍ３で、これを２本を単位として土間空間３に敷設する。
なお、プラスチックバッグ５の厚さは、最低でも５００ｍｍを必要とする。
図５に示すように、カラマツ材上屋２の両妻側を運搬車の出入口とし、一方側にスラリーホッパー１７を設け、他方側に堆肥取出口１８を設け、さらに該堆肥取出口１８側が低くなるように緩い傾斜を設けて嫌気発酵により生じた液肥を堆肥取出口１８へ集めるようにする。
そして、プラスチックバッグ５の上面にはガス取出口１９を形成してソーラーエネルギーの作用で嫌気発酵によって発生したメタンガスを取り出せるようにする。
【００１３】
本発明の家畜糞尿処理方法は、１年を春夏秋冬の４期に分け、冬期（１２，１，２月）には乳用牛の排出した糞尿スラリー２０をプラスチックバッグ５に投入、充填して貯留するのみで発酵はほとんどしない。
春期（３，４，５月）に気温が上昇し、日射が強くなるとともに嫌気発酵が始まり、堆肥への変換とメタンガスの発生が行われ、この反応は夏期（６，７，８月）に最高に達し、秋期（９，１０，１１月）には反応が沈静化して、収束するものである。
日々新たに排出される糞尿スラリー２０はスラリーホッパー１７から投入、供給され、連続的に糞尿処理が行われる。
その間時々、嫌気発酵による水を含んだ液肥２１は堆肥取出口１８から、メタンガスはガス取出口１９からそれぞれ抜き取られる。
熟成した堆肥はタンク車で搬出、農地に散布され、メタンガスはパイプを通して一時ガスホルダーに貯蔵後、ボイラー燃料に用いられる。
冬期（１２，１，２月）の反応の維持や凍結を防止する目的で、発生メタンガスの一部を燃焼させて加温や保温を行うこともできる。
【００１４】
【効果】
本発明のシート・マット密閉ポンドは、乳牛飼養４０〜５０頭の一般酪農家が対象で、毎日排出される糞尿（２．４〜３．０ｍ３）を１００日間貯留できる能力がある。
本発明の家畜糞尿処理方法は、日々排出されるスラリー状の糞尿を搬入してプラスチックバッグに投入し、長期間大量に貯留しておきソーラーエネルギーを受けて嫌気発酵させるものであり、糞尿は熟成堆肥となり農地に還元され、副産物として発生したメタンガスは燃料に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシート・マット密閉ポンド糞尿処理装置の概要正面図である。
【図２】カラマツ材上屋の構造の正面図である。
【図３】断熱・通気マットの構造の斜視図である。
【図４】断熱・通気マットの図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明のシート・マット密閉ポンド糞尿処理装置の概念側面図である。
【図６】従来のシャローソーラーポンドの構造の概略図である。
【符号の説明】
１  コンクリート基礎
２  カラマツ材上屋
３  土間空間
４  断熱・通気マット
５  プラスチックバッグ
６  棟
７  支持金具
８  側柱
９  補助柱
１０  主柱
１１  屋根梁
１２  方づえ
１３  連結金具
１４  収納部
１５  粒状物
１６  連結用筒状体
１７  スラリーホッパー
１８  堆肥取出口
１９  ガス取出口
２０  糞尿スラリー
２１  液肥
【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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【図６】
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