(57)【要約】  【００８２】  本発明の課題は、有機性廃棄物を発酵処理することによって副生するアンモニアを、従来の発酵処理によって副生するアンモニアより多く回収することで、付加価値の高い飼料を製造するに充分なアンモニアの量を確保し高付加価値飼料を製造するとともに、小型化され、６０℃以上のメタン発酵における、より短い所要発酵日数（滞留時間）によって低コストの発酵設備および増量した回収アンモニアによって高品質（祖蛋白量の多い）の発酵飼料を製造できる飼料製造設備を提供することである。また、発酵液中の窒素量を低減することである。そのために、有機性廃棄物を６０℃以上の温度を維持してメタン発酵させ、副生した発酵液中のアンモニアをできるだけ高い温度を維持してアンモニア回収塔２内で循環空気と気液接触させる。放散したアンモニアを循環空気でアンモニア処理槽６へ移送し、アンモニア処理槽において飼料原料と接触させて高付加価値の飼料（サイレージ）を製造する。
2009119120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を６０℃以上の温度を維持してメタン発酵させる発酵槽と、
前記メタン発酵後の発酵液からアンモニアを回収するアンモニア回収装置と、を備えることを特徴とするメタン発酵システム。
【請求項２】
請求項１に記載のメタン発酵システムにおいて、前記アンモニア回収装置を出たアンモニア回収処理後の発酵液を前記発酵槽に戻すように構成されていることを特徴とするメタン発酵システム。
【請求項３】
有機性廃棄物を６０℃以上の温度を維持してメタン発酵させる発酵槽と、
前記メタン発酵後の発酵液からアンモニアを回収するアンモニア回収装置と、
前記アンモニア回収装置で回収されたアンモニアを、飼料原料と接触させるアンモニア処理槽と、を備えることを特徴とする飼料製造装置。
【請求項４】
有機性廃棄物を６０℃以上の温度を維持してメタン発酵させる発酵槽による発酵工程と、
前記メタン発酵後の発酵液からアンモニアをアンモニア回収装置で回収するアンモニア回収工程と、
前記アンモニア回収工程で回収されたアンモニアを、アンモニア処理槽において飼料原料と接触させるアンモニア処理工程を含むことを特徴とする飼料の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の飼料の製造方法において、前記アンモニア回収工程では、アンモニアを含有する発酵液を前記アンモニア回収装置内で気液接触させて、前記発酵液からアンモニアを回収することを特徴とする飼料の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の飼料の製造方法において、前記アンモニア回収工程で回収されたアンモニアを、前記アンモニア回収装置と前記アンモニア処理槽との間を循環している前記気液接触させた気体が、前記アンモニア回収装置から前記アンモニア処理槽へ移送し、前記アンモニア処理槽において飼料原料と接触させることを特徴とする飼料の製造方法。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の飼料の製造方法において、前記アンモニア回収工程の温度が前記発酵工程の温度以上であることを特徴とする飼料の製造方法。
【請求項８】
請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の飼料の製造方法において、前記アンモニア回収工程においてアンモニアを回収した後の発酵液を前記発酵槽に戻すことを特徴とする飼料製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン発酵システム、更に有機性廃棄物を６０℃以上の高温でメタン発酵した際に得られる生成物質を利用して、付加価値の高い飼料を製造する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、畜産廃棄物や生ゴミ等の有機性廃棄物の処理には、中温メタン発酵菌（至適温度３７℃）や高温メタン発酵菌（至適温度５５℃）による発酵処理が行われている。そして、発酵液中にはメタン発酵によって生成（副生）するアンモニア態窒素が含まれている。そこで、このアンモニアを回収し、穀物の葉茎（例えば、藁類や半乾燥牧草）等のサイレージ原料にアンモニア処理を施すことにより、飼料としての消化性、栄養価及び家畜の嗜好性を向上させて、付加価値の高い飼料を製造する技術が知られている（例えば特許文献１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来より、有機性廃棄物に対して行われている中温メタン発酵菌や高温メタン発酵菌による発酵処理では、発酵温度が低いため付加価値の高い飼料を製造するに必要なアンモニアが充分発生しないという欠点があった。また中温メタン発酵菌のように至適温度が３７℃程度の低い温度による発酵では、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、メチルメルカプタン等の硫化物を含む悪臭ガスが分解されず発酵槽中に存在するので、これら悪臭成分を取り除くのに脱臭設備を設ける必要があり、コスト的にもかなりの高額な設備を要するものとなっていた。【０００４】
さらに、中温メタン発酵菌による発酵処理では同じ量を処理するのに、発酵日数が３０日、高温メタン発酵菌による発酵処理では発酵日数が１５日と発酵日数に長時間を要するため、設備自体が大きくなってしまうという欠点を有していた。【０００５】
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、本発明の課題は、メタン発酵処理によって発酵液中に生成するアンモニアの発生量より多くすることができるメタン発酵処理システムを提供することにある。【０００６】
また、有機性廃棄物を発酵処理することによって生成するアンモニアの発生量を、従来の発酵処理によって生成するアンモニアの発生量より多く発生させることで、付加価値の高い飼料を製造するのに充分なアンモニアの量を確保し、以って低コストの飼料製造装置および飼料製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１の態様は、有機性廃棄物を６０℃以上の温度を維持してメタン発酵させる発酵槽と、前記メタン発酵後の発酵液からアンモニアを回収するアンモニア回収装置と、を備えることを特徴とするメタン発酵システムである。【０００８】
本態様によれば、所謂中温メタン発酵（約３７℃）や高温メタン発酵（約５５℃）に比して、６０℃以上の例えば６２℃、６５℃、７０℃、７５℃、更には８０℃というという超高温メタン発酵を行うことにより、発酵液中の有機体窒素がアンモニア態窒素に分解する反応が進行し、発酵液中に存在するアンモニア態窒素の割合をある程度増加させることができる。但し、アンモニアのメタン発酵に対する強い阻害性のため、単に高温化によるアンモニア濃度増加方法は好ましくなく、６０℃〜７０℃程度が好ましい。  
ここで、「超高温メタン発酵菌」とは、前記高温メタン発酵菌（至適温度５５℃）よりも更に高温でメタン発酵を行う菌を意味する。超高温メタン発酵菌の一例として、例えば水素資化性メタン生成菌が挙げられる。【０００９】
そして、アンモニア態窒素の存在割合を増加させた状態の発酵液に対して、アンモニア回収装置によるアンモニア回収を実行するので、ここで著しく高められたアンモニア蒸気圧によって多量のアンモニアを効率的に回収することができる。  
同時に発酵液中のアンモニア態窒素を効果的に減少させることができ、以って発酵液中に含まれる有機体窒素およびアンモニア態窒素のトータルの量を効果的に減少させることができる。すなわち、発酵液中の窒素のトータル量を低減して窒素汚染源となる過剰窒素分を予め除去することができるので、該発酵液を肥料として土壌に還元したときに地下水の窒素汚染の問題を低減することができる。【００１０】
また、メタン発酵槽の温度を前記の如く、６０℃、６２℃、６５℃、７０℃、７５℃、更には８０℃に高めると、前記過剰窒素の減少に加えて、発酵液自体の滅菌効果も同時に得ることができる。すなわち、バクテリアやウィルスの殺菌を同時に行うことができ、発酵液を農地還元した際にバクテリアやウィルスで土壌が汚染される問題を防止することができる。７０℃以上ではブタプラボウィルスも短時間で死滅させることができる。【００１１】
本発明に係る第２の態様は、第１の態様のメタン発酵システムにおいて、前記アンモニア回収装置を出たアンモニア除去処理後の発酵液を前記発酵槽に戻すように構成されていることを特徴とする。【００１２】
上記の如く超高温メタン発酵を行うと、中温メタン発酵（約３７℃）や高温メタン発酵（約５５℃）に比して、メタン発酵槽内の発酵液中に多量のアンモニアが発生し、この多量に発生したアンモニアによって発酵が進みにくくなる現象、すなわちアンモニア阻害の現象が現れる。  
本態様によれば、アンモニア回収装置から出た発酵液は、アンモニア回収処理を経ているので、この発酵液をメタン発酵槽に戻すことで、メタン発酵槽内の発酵液中のアンモニア濃度を薄めることができ、以ってアンモニア阻害を防止することができる。【００１３】
本発明に係る第３の態様は、有機性廃棄物を６０℃以上の温度を維持してメタン発酵させるメタン発酵槽と、前記メタン発酵後の発酵液からアンモニアを回収するアンモニア回収装置と、前記アンモニア回収装置で回収されたアンモニアを、飼料原料と接触させるアンモニア処理槽と、を備えることを特徴とする飼料製造装置である。【００１４】
本態様によれば、６０℃以上という従来よりも高い温度で活性がある超高温メタン発酵菌の作用によって有機性廃棄物を発酵させるので、発酵槽で生成されるアンモニアの量を従来よりも多く生成することができる。【００１５】
そして、発酵槽で多量にアンモニアが生成されるため、付加価値の高い飼料を製造するのに十分なアンモニアを供給することが可能となる。よって、発生したアンモニアを回収塔で回収し、アンモア処理槽へ送ることによって、飼料とアンモニアを充分に接触させることができるため、高付加価値の飼料の製造が可能となる。【００１６】
すなわち本態様によれば、所謂中温メタン発酵（約３７℃）や高温メタン発酵（約５５℃）に比して、６０℃以上の例えば６２℃、６５℃、７０℃、７５℃、更には８０℃という超高温メタン発酵を行うことにより、発酵液中の有機体窒素がアンモニア態窒素に分解する反応が進行し、発酵液中に存在するアンモニア態窒素の割合をある程度増加させることができる。アンモニア態窒素の割合を増加させるためには、メタン発酵槽における発酵温度を６２℃、６５℃、７０℃、７５℃、更には８０℃に高めると一層効果的である。但し、アンモニアのメタン発酵に対する強い阻害性のため、単に高温化によるアンモニア濃度増加方法は好ましくなく、６０℃〜７０℃程度が好ましい。  
そして、アンモニア態窒素の存在割合を増加させた状態の発酵液に対して、アンモニア回収装置によるアンモニア回収を実行するので、ここで著しく高められたアンモニア蒸気圧によってアンモニアを従来より多量に回収することができる。そして、この回収したアンモニアをアンモニア処理槽内でサイレージ原料に吸着させることで祖蛋白量の多い高付加価値の飼料の製造が可能となる。【００１７】
本発明に係る第４の態様は、有機性廃棄物を６０℃以上の温度を維持してメタン発酵させる発酵槽による発酵工程と、前記メタン発酵後の発酵液からアンモニアをアンモニア回収装置で回収するアンモニア回収工程と、前記アンモニア回収工程で回収されたアンモニアを、アンモニア処理槽において飼料原料と接触させるアンモニア処理工程を含むことを特徴とする飼料製造方法である。【００１８】
本態様によれば、第３の態様と同様の効果を得ることができる。さらに、６０℃以上（例えば６０℃、６２℃、６５℃、７０℃等）という従来よりも高い温度で活性がある超高温メタン発酵菌の作用によって有機性廃棄物を発酵させる工程を含んでいるので、発酵槽中に存在している硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、メチルメルカプタン等の硫化物を含む悪臭ガス等が高温のため分解され、後工程においてこれらを除くための脱臭塔設備が不要となり、設備自体のコストを大幅に下げることができ、更に設備のコンパクト化を図ることができる。【００１９】
本発明に係る第５の態様は、第４の態様の飼料製造方法において、前記アンモニア回収工程では、アンモニアを含有する発酵液を前記アンモニア回収装置内で気液接触させて、前記発酵液からアンモニアを回収することを特徴とする。【００２０】
本態様によれば、第４の態様の飼料製造方法において、アンモニア回収工程で発酵液を気体と接触させることで、発酵液中に溶けているアンモニアが放散し易くなり、効率よくアンモニアを回収することができる。【００２１】
本発明に係る第６の態様は、第５の態様の飼料製造方法において、前記アンモニア回収工程で回収されたアンモニアを、前記アンモニア回収装置と前記アンモニア処理槽との間を循環している前記気液接触させた気体が、前記アンモニア回収装置から前記アンモニア処理槽へ移送し、前記アンモニア処理槽において飼料原料と接触させることを特徴とする。【００２２】
本態様によれば、第５の態様の飼料製造方法において、アンモニア回収装置とアンモニア処理槽内との間を循環している気体が、アンモニア回収工程で回収されたアンモニアをアンモニア回収装置からアンモニア処理槽へ移送する。従って、他の装置を増設して回収されたアンモニアをアンモニア処理槽へ移送する必要がなく、効率よく回収されたアンモニアをアンモニア処理槽へ移送することができ、そして、飼料とアンモニアを充分に接触させることができる。【００２３】
本発明に係る第７の態様は、第４の態様から第６の態様のいずれか１つの態様の飼料製造方法において、前記アンモニア回収工程の温度が前記発酵工程の温度以上であることを特徴とする。【００２４】
第７の態様によれば、第４の態様から第６の態様のいずれか１つの態様の飼料製造方法において、アンモニア回収工程の温度が発酵工程の温度以上であるので、アンモニア回収工程内で更にアンモニアの発生を促進し、より多くのアンモニアを発生させることができる。【００２５】
本発明に係る第８の態様は、第４の態様から第６の態様のいずれか１つの態様の飼料製造方法において、前記アンモニア回収工程においてアンモニアを回収した後の発酵液を前記発酵槽に戻すことを特徴とする。【００２６】
発酵槽内で有機性廃棄物に含まれている有機態窒素が分解されてアンモニア態窒素となり、一定以上のアンモニアが生成すると発酵液中のアンモニア濃度が高くなり、発酵槽内のメタン発酵菌の活性を下げることになる（アンモニア阻害）。しかし、第８の態様によれば、第４の態様から第６の態様のいずれか１つの態様において、アンモニア回収工程においてアンモニアを回収した後の発酵液を発酵槽に戻すことで、発酵槽内の発酵液中のアンモニアの濃度を薄めることができ、メタン発酵菌の活性を維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、有機性廃棄物を発酵処理することによって生成するアンモニアの発生量を、従来の発酵処理によって生成するアンモニアの発生量より多く発生させることができる。これにより、付加価値の高い飼料を製造するに充分なアンモニアの量を確保し、高付加価値飼料を製造するとともに、小型化された低コストの発酵設備および飼料製造設備を稼動させることができる。  
また、該発酵液を肥料として土壌に還元したときに発酵液中の窒素量が減少しているので、地下水の窒素汚染の問題を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施例における概略図。
【図２】本発明の第２の実施例における概略図。
【図３】アンモニア回収装置におけるアンモニア濃度の温度依存性を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明に係るメタン発酵システム、飼料製造装置及び製造方法の概要について以下説明する。
【００３０】
[有機性廃棄物]
本発明において有機性廃棄物とは、例えば、畜産廃棄物や緑農廃棄物、排水処理汚泥などが挙げられる。ここで畜産廃棄物としては、家畜の糞尿や、屠体および／またはその加工品が挙げられ、より具体的には牛、羊、山羊、ニワトリ等の家畜の屠体、そこから分離された骨、肉、脂肪、内蔵、血液、脳、眼球、皮、蹄、角などのほか、例えば肉骨粉、肉粉、骨粉、血粉などに代表される、家畜屠体の骨、肉等を破砕した破砕物や、血液などを乾燥した乾燥物も含まれる。また緑農廃棄物には、家庭の生ごみのほか、産業廃棄物生ごみとして、農水産業廃棄物、食品加工廃棄物等が含まれる。
【００３１】
[発酵槽および発酵工程]
超高温メタン発酵（６０℃以上で行うメタン発酵）
超高温メタン発酵に先立ち、原料となる有機性廃棄物の状態により、必要に応じて前処理として破砕・分別工程、夾雑物除去を実施することができる。破砕・分別工程は、例えば、以下に示すような分別破砕、あるいは全量破砕により行うことができる。
【００３２】
分別破砕の場合は、破砕分別機を用い、有機性廃棄物の中で容易に破砕可能な部位を液と共にスラリーとして回収する。一方、破砕しにくい部位は塊状物として別途収集する。スラリーの含水率は、７０〜９０重量％、塊状物の含水率は４０〜６０重量％程度である。破砕分別機は、有機性の固形物をせん断力、引っ張り力によって破砕するもので、カッター部分は２軸式または３軸式のものが利用できる。牛などの動物屠体を原料とする場合は、３軸式で破砕処理する方が破砕の細かさや均一性の観点から好ましい。
【００３３】
選別除去すべき混入プラスチック類、シート類などは、メッシュによる選別、風選（風力による選別）などで除去することができる。
【００３４】
また、全量粉砕の場合は、例えばディスポーザー等の破砕機を使用して全対象物を破砕する。含水率は、一例として６０〜７０重量％であるが、加工品の場合は広い範囲をとる。
【００３５】
超高温メタン発酵は、超高温型、またスラリー（湿式）型、ドライ（乾式）型のいずれのタイプでも適用可能である。
【００３６】
夾雑物除去の場合は、例えば、牛舎からの糞尿を処理する場合には飼料の稲わらや麦稈が夾雑物として含まれるのでスクリーンやフィルターによって除去しておくとよい。
【００３７】
発酵槽は、超高温メタン発酵菌による活動を維持するために、発酵槽内の温度を６０℃以上に維持し空気を完全に遮断したタンクにより構成される。発酵槽は固形物濃度（通常３〜４０重量％の範囲）等によって、形状や運転条件が異なってくる。例えば、洗浄廃水が混合したりして高含水率になった原料（固形物濃度１０重量％まで）の場合は湿式型の完全混合方式の発酵槽、低含水率の原料（固形物濃度３０〜４０重量％）の場合は、いわゆる乾式型のプラグフロー式（押出し式）の発酵槽を用いることが好ましい。
【００３８】
発酵槽内の温度は、所謂中温メタン発酵（約３７℃）や高温メタン発酵（約５５℃）に比して、６０℃以上の例えば６２℃、６５℃、７０℃、７５℃、更には８０℃という超高温メタン発酵を行える温度に設定される。これにより、発酵液中の有機体窒素がアンモニア態窒素に分解する反応が進行し、発酵液中に存在するアンモニア態窒素の割合を増加させることができる。
【００３９】
同じ量の有機性廃棄物を処理するのに、中温メタン発酵菌による発酵処理では発酵日数が３０日、高温メタン発酵菌による発酵処理では発酵日数が１５日と発酵日数に長時間を要するのに対し、超高温メタン発酵菌（６０℃以上）では、発酵日数を１０日間程度とすることが可能である。
【００４０】
従って、滞留時間（Retention Time）が１５日間程度の高温メタン発酵菌（至適温度５５℃）や滞留時間が３０日間程度の中温メタン発酵菌（至適温度３７℃）よりも、小さな発酵槽で発酵工程を行うことが可能となり、設備もコンパクト化でき設備にかかるコストも抑えることが可能となる。
【００４１】
[アンモニア回収装置およびアンモニア回収工程]
発酵槽から抜出ポンプによって抜出された発酵液は、液中に含まれているアンモニアを回収するために、アンモニア回収装置へ送られる。
【００４２】
アンモニア回収装置は、例えばアンモニア回収塔（アンモニア放散塔）である場合は、発酵液を噴霧するシャワー、発酵液とアンモニア回収塔内を流れる気体とを気液接触させる充填層およびアンモニア回収後の液体を貯留しておく循環タンクから構成される。
【００４３】
上記アンモニア回収塔で発酵液中のアンモニアが放散するので、そのアンモニアを回収し、次工程のアンモニア処理槽へ移送する前までが本工程である。
【００４４】
アンモニア回収塔内の温度は発酵槽内の温度と同程度かそれ以上に維持しておくことが好ましい。発酵液中のアンモニアを大量に放散させ、回収するためである。具体的には、５５〜７５℃である。  
充填層については、発酵液とアンモニア回収塔内を流れる気体とが接触できるものであれば既知の構造をすべて採用することができる。例えば多孔質マット等を使用できる。気液接触を充分行わせようとすれば、多孔質マット等を棚段的に設けるのが好ましい。
【００４５】
なお、循環タンクに蓄えられたアンモニア回収後の発酵液は、一度目で回収しきれなかったアンモニアを回収するために、再度循環ポンプによってアンモニア回収塔に送られる。また、循環タンクに蓄えられたアンモニア回収後の液体は所定量になった場合には図示しないスラリータンクへ送られるか或は発酵槽へ戻される。
【００４６】
発酵槽へアンモニア回収後の発酵液を戻すと以下のような効果がある。  
発酵槽内で有機性廃棄物に含まれている有機態窒素が分解されてアンモニア態窒素となり、発酵液中のアンモニア態窒素の量が一定以上になると、発酵槽内のメタン発酵菌の活性を下げることになる（アンモニア阻害）。そこで、アンモニアを回収した後の発酵液を発酵槽に戻すことで、発酵槽内の発酵液中のアンモニアの濃度を薄めることができ、メタン発酵菌の活性を維持することが可能となる。メタン発酵菌がアンモニア阻害を起こす発酵液中のアンモニア濃度は、２０００ｍｇ／Ｌ以上であると言われている。
【００４７】
アンモニア回収後の発酵液は、スラリータンクに送られて貯留され、肥料として適宜土壌に還元される。このアンモニア回収後の発酵液中に含まれる有機体窒素およびアンモニア態窒素のトータルの量は上記の如く効果的に減少している。すなわち、超高温メタン発酵（６０℃以上の温度でメタン発酵）を行うことによって、発酵液中におけるアンモニア態窒素の存在割合をある程度増加させた状態にし、この状態の発酵液に対してアンモニア回収装置によるアンモニア回収を実行するので、多量のアンモニアが回収除去される。これにより、発酵液中の窒素のトータル量を低減して窒素汚染源となる過剰窒素分を予め除去することができるので、該発酵液を肥料として土壌に還元したときに地下水の窒素汚染の問題を低減することができる。これが当該メタン発酵システムによって得られる効果である。
【００４８】
[アンモニア処理槽およびアンモニア処理工程（飼料の製造）]
アンモニア回収工程で回収したアンモニアを、アンモニア回収塔とアンモニア処理槽との間を循環している気液接触させた気体（以下「循環空気」という）が、アンモニア回収塔からアンモニア処理槽へ移送し、アンモニア処理槽において飼料原料と接触させる（アンモニア処理）工程である。
【００４９】
循環空気はアンモニア回収塔で回収したアンモニアを、アンモニア処理槽へ移送する。  
そして、移送されたアンモニアの殆どはアンモニア処理槽内で飼料と接触し反応してしまう。よって、循環空気がアンモニア処理槽を出てからアンモニア回収塔へ流入する際には、循環空気にはアンモニアは殆ど含まれていない。
【００５０】
アンモニア処理槽内におけるアンモニア処理（アンモニアの長時間曝気）は、常温から加温条件において、飼料原料の乾物重量あたり、例えば１〜３重量％程度のアンモニアを添加することにより行われる。  
添加するアンモニアの使用量は本発明で発生するアンモニアで充分にまかなうことができる。
【００５１】
アンモニア処理は、密閉した室内などで行うことができる。アンモニア処理の期間は、概ね２０〜３０日間程度とすることが好ましい。
【００５２】
穀物の葉茎（例えば、藁類や半乾燥牧草など）をアンモニア処理することによって、飼料としての消化性、栄養価及び家畜の嗜好性が向上するとともに、保存時の品質も維持される。藁類の主成分であるセルロース、ヘミセルロース及びリグンなどは、互いに複雑に絡み合い、硬い組織を作って、微生物や酸素では分解されにくい組織を形成している。これにアンモニアを作用させると、加安分解（架橋結合の開裂などの分解反応と窒素が添加される反応）などが起って、そのままでは家畜が消化吸収することが困難な穀物の葉茎などが、消化吸収されやすくなり、粗蛋白価が高く、付加価値の高い飼料になる。
【００５３】
すなわち、アンモニア処理によって、穀物葉茎などの飼料原料では、セルロースやヘミセルロースにアンモニアが作用して加安分解が起こり、さらにアミノ化された分解物からアミノ酸重合体が形成される結果、消化吸収性の向上と粗蛋白価の増加が起こる。
【００５４】
アンモニア処理の効果を数値的に示す方法としては、例えば、（１）高消化性繊維の低消化性繊維に対する割合の増加、（２）全溶解性窒素量の増加など、を測定する方法がある。良好なアンモニア処理を行えば、上記（１）、（２）の数値を未処理品の２倍以上にすることも可能である。
【００５５】
本発明の飼料製造方法では、高付加価値を持つ飼料を作る際のアンモニアとして、有機性廃棄物を超高温メタン発酵した発酵液中に存在するアンモニアを回収し、使用する。このように、有機性廃棄物からアンモニアを回収することによって、工業薬品のアンモニアを使用する場合に比べて、アンモニア処理のコストを格段に低減することが可能となる。
【００５６】
アンモニア処理においては、回収アンモニアの濃度が１０重量％程度である場合、穀物葉茎類に対する効果を充分に得るためには、常温（外気温）よりは、例えば４０℃程度の加熱条件で処理することが好ましい。加熱によって反応速度が上がり、充分にアンモニア処理の効果を得ることができる。アンモニア処理時の加熱温度範囲は、好ましくは２０℃から６０℃程度である。
【００５７】
以上、各工程及び各工程における装置について説明したが、一連の工程における各装置内の温度は、メタン発酵槽の温度付近あるいはそれ以上に保たれていることが熱収支上好ましい。
【実施例】
【００５８】
本発明の実施例について図１を参考にしながら説明する。  
図１には本発明に係るメタン発酵システム及び該メタン発酵システムを構成要素に含む飼料製造装置の概略図が示されている。当該メタン発酵システム２０は、メタン発酵が行われる発酵槽１と、発酵液中からアンモニアの回収が行われるアンモニア回収塔２とを主構成要素としている。当該飼料製造装置３０は、前記メタン発酵システム２０と、飼料を作るためのアンモニア処理槽６とを主構成要素として構成されている。【００５９】
最初に、前記超高温メタン発酵が行われる発酵槽１から抜出される発酵液の流れについて説明する。  
発酵槽１からスネークポンプ７によって抜出された発酵液（必要に応じてろ過等を行う）は、循環ポンプ８を経てアンモニア回収塔２の上部に設けられたシャワー３から、充填層４に向けて散布される。一方、アンモニア回収塔２の充填層４の下部からは、アンモニア回収塔２とアンモニア処理槽６とを循環している循環空気が上昇してきて充填層４で発酵液と気液接触する。【００６０】
そして、アンモニア回収塔２で発酵液から放散（回収）したアンモニアを、循環空気がアンモニア処理槽６へ移送して、アンモニア処理槽６内部でアンモニアと飼料が接触し反応する。【００６１】
アンモニア回収塔２でアンモニアを回収した後の発酵液は、循環タンク５に蓄えられ、再度循環ポンプ８によってアンモニア回収塔２に送られる。循環ポンプ８内の発酵液が所定量になったら、抜出しポンプ９によって、発酵液はスラリータンク２４へ送られる。スラリータンク２４内に送られたアンモニア回収処理が行われた発酵液は土壌に還元されて肥料として利用される。アンモニア回収後の当該発酵液中の窒素のトータル量は低減され、窒素汚染源となる過剰窒素分が予め低減除去されているので、該発酵液を肥料として土壌に還元したときに地下水の窒素汚染の問題を低減することができる。【００６２】
[実施例１]
麦稈片が混入する搾乳牛糞尿を発酵槽１に投入し、発酵槽１内の温度を６５℃に維持して１０日間メタン発酵（超高温メタン発酵）を行った。なお、超高温メタン発酵菌は、水素資化性メタン生成菌である。  
尚、発酵槽１内の温度を、７０℃、７５℃、更には８０℃温度に設定することで、発酵液中の有機体窒素がアンモニア態窒素に分解する反応が一層進行し、発酵液中に存在するアンモニア態窒素の割合を増加させることができることを確認している。【００６３】
その後、６５℃の発酵液を抜出し量５Ｌ／分で発酵槽１から発酵液をスネークポンプ７によって抜出し、自動スクリーン処理（ろ過）を行った後、循環ポンプ８にてアンモニア回収塔２へ送りシャワー３から充填層４に向けて発酵液を散布し、充填層４にて循環空気と気液接触させた。充填層４は多孔質マットを棚段的に設けて構成した。【００６４】
アンモニア回収塔内の温度は６０℃、充填層の温度は５８℃、アンモニア回収塔２とアンモニア処理槽６を循環している循環空気の流量を３ｍ３／分とした。【００６５】
発酵液のｐＨは８．０、有機態窒素の濃度は６００ｍｇ／Ｌ、アンモニア態窒素の濃度は３９００ｍｇ／Ｌであった。【００６６】
以上の状態で、アンモニア回収塔２の出口に設けたアンモニアガス検知管１１ａで、循環空気内に含まれるアンモニアの濃度を測定した。【００６７】
さらに、アンモニア回収塔２内の温度のみを７０℃、５０℃、４０℃、３０℃と変化させて同様に循環空気内に含まれるアンモニアの濃度を測定した。尚、アンモニア回収塔２にはヒーター等の公知の加熱装置が設けられ、該加熱装置を調整することで、アンモニア回収塔２内の温度を変化させることができるようになっている。【００６８】
結果を図３に示す。この結果から発酵液のｐＨが高く、アンモニア回収塔２の温度が高い程、アンモニアがよく回収されていることがわかり、本発明の効果が証明されている。この回収したアンモニアをアンモニア処理槽６に送ってサイレージ原料に吸着させることで祖蛋白量の多い高付加価値の飼料の製造が可能となる。【００６９】
特に、アンモニア回収塔内の温度が６０℃、７０℃のものは、アンモニアの回収量が飼料製造のための実用的なレベルを満たす充分な量である。更にアンモニア回収塔内の温度が７０℃のものは、発酵工程の温度（６５℃）以上であるので、アンモニア回収工程内で更にアンモニアの発生を促進し、より多くのアンモニアを発生させることができることが確認された。【００７０】
[実施例２]
図２には、本発明の第２の実施例が示されている。循環タンク５から抜出しポンプ９によって、抜出しライン２２を通って抜出されたアンモニア回収後の発酵液の一部を、循環ライン２１を通して発酵槽１に戻す態様である。図２において、符号２３は流路切り換えバルブである。【００７１】
発酵槽１内で有機性廃棄物に含まれている有機態窒素が分解されてアンモニア態窒素となり、発酵液中のアンモニア態窒素の量が一定以上になると、発酵槽１内のメタン発酵菌の活性を下げることになるが（アンモニア阻害）、本実施例の様にアンモニア回収工程においてアンモニアを回収した後の発酵液の一部を発酵槽１に戻すことで、発酵槽１内の発酵液中のアンモニアの濃度を薄めることができ、メタン発酵菌の活性を維持することが可能となる。【００７２】
[他の態様]
他の態様としては、アンモニア処理槽６内において、飼料と発酵液より回収されたアンモニアを接触させる他に、アンモニア自体を凝縮してアンモニア水として回収したり、硫酸と反応させて硫酸アンモニウムを回収したりすることも可能である。【００７３】
【特許文献１】特開２００５−１３９０９
【図１】
2009119120.tif 000003
【図２】
2009119120.tif 000004
【図３】
2009119120.tif 000005
【国際調査報告】
2009119120.tif 000006
2009119120.tif 000007
2009119120.tif 000008
2009119120.tif 000009