(57)【要約】【課題】敷料と糞とを含む有機性廃棄物からの敷料の分離効率を向上でき、敷料の破砕効率を向上できると共に、メタン発酵で生成するバイオガスのガス量を増加でき、更に、メタン発酵後の消化液の利用価値を高め、廃棄量を削減できるメタン発酵方法及びメタン発酵システムを提供すること。【解決手段】敷料と糞とを含む有機性廃棄物から敷料を分離する第１敷料分離工程2と、第１敷料分離工程2で分離された敷料を破砕する破砕工程3と、第１敷料分離工程2で敷料が分離された後の有機性廃棄物と、破砕工程3で破砕された敷料とをメタン発酵槽に導入してメタン発酵するメタン発酵工程5と、メタン発酵工程5で生成した消化液から敷料を分離する第２敷料分離工程6と、を有し、第２敷料分離工程6で敷料が分離された後の消化液を、第１敷料分離工程2に供される有機性廃棄物に添加するメタン発酵方法及びメタン発酵システム。【選択図】図１
2015150550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
敷料と糞とを含む有機性廃棄物から前記敷料を分離する第１の敷料分離工程と、
前記第１の敷料分離工程で分離された前記敷料を破砕する破砕工程と、
前記第１の敷料分離工程で前記敷料が分離された後の前記有機性廃棄物と、前記破砕工程で破砕された前記敷料とをメタン発酵槽に導入してメタン発酵するメタン発酵工程と、
前記メタン発酵工程で生成した消化液から前記敷料を分離する第２の敷料分離工程と、を有し、
前記第２の敷料分離工程で前記敷料が分離された後の前記消化液を、前記第１の敷料分離工程に供される前記有機性廃棄物に添加することを特徴とするメタン発酵方法。
【請求項２】
前記第２の敷料分離工程で前記敷料が分離された後の前記消化液は、ＴＳが３％以上であることを特徴とする請求項１記載のメタン発酵方法。
【請求項３】
前記破砕工程において、破砕手段として回転式破砕機を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のメタン発酵方法。
【請求項４】
前記第２の敷料分離工程で分離された前記敷料を、敷料として再利用することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のメタン発酵方法。
【請求項５】
敷料と糞とを含む有機性廃棄物から前記敷料を分離する第１の敷料分離手段と、
前記第１の敷料分離手段で分離された前記敷料を破砕する破砕手段と、
前記第１の敷料分離手段で前記敷料が分離された後の前記有機性廃棄物と、前記破砕手段で破砕された前記敷料とを導入してメタン発酵するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽での前記メタン発酵により生成した消化液から前記敷料を分離する第２の敷料分離手段と、を有し、
前記第２の敷料分離手段で前記敷料が分離された後の前記消化液を、前記第１の敷料分離手段に供される前記有機性廃棄物に添加することを特徴とするメタン発酵システム。
【請求項６】
前記第２の敷料分離手段で前記敷料が分離された後の前記消化液は、ＴＳが３％以上であることを特徴とする請求項５記載のメタン発酵システム。
【請求項７】
前記破砕手段は、回転式破砕機であることを特徴とする請求項５又は６記載のメタン発酵システム。
【請求項８】
前記第２の敷料分離手段で分離された前記敷料を、敷料として再利用することを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載のメタン発酵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン発酵方法及びメタン発酵システムに関し、より詳しくは、敷料と糞とを含む有機性廃棄物を処理してメタン発酵するメタン発酵方法及びメタン発酵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、セルロース性繊維を多く含有する有機性廃棄物をメタン発酵処理する方法において、該有機性廃棄物又は該有機性廃棄物をメタン発酵処理して得られた処理液に、他の固形物の少ない水を混合して固液分離及び／又は脱水し、得られた固形物を粉砕工程で粉砕した後、該粉砕された固形物をメタン発酵工程に投入することが開示されている。
【０００３】
特許文献１は、かかる他の固形物の少ない水について、浮遊性物質が少ない水であればどれでもよいが、メタン発酵処理の後段の水処理工程の処理水、例えば活性汚泥処理水等が好ましいとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４８４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
家畜等の飼育スペースには、敷料が敷かれる。このとき、敷料の上に排泄された糞は、敷料に付着する。
【０００６】
本発明者は、敷料を、該有機性廃棄物と共にメタン発酵する際に、あらかじめ敷料を破砕しておくことで、敷料のメタン発酵効率を向上できることを既に見出している。
【０００７】
敷料を破砕する際には、有機性廃棄物から敷料を分離しておくことが好ましいが、敷料に糞が付着している場合、これを剥離することは困難である。
【０００８】
糞によって持ち込まれる水分などによって、敷料を破砕する際の破砕効率が低下してしまう。特に、破砕手段として回転式破砕機を用いる場合、破砕効率の低下は顕著となることがわかった。
【０００９】
本発明者は、有機性廃棄物から敷料を分離する際に、該有機性廃棄物に水を添加して、敷料から糞を剥離し易くすることを試みた。
【００１０】
これにより、敷料から糞が剥離され易くなり、敷料の分離効率が向上し、敷料を破砕する効率を向上できることがわかった。
【００１１】
しかし、このプロセスは、新たに水を添加するため、後段のメタン発酵後の消化液として、希釈された薄い消化液が多量に生成されるという新たな問題を生じることがわかった。この結果、例えば、消化液を液肥として農地に散布する場合、薄い消化液は、多量に散布しなければならないため、散布作業の効率が損なわれる。また、廃棄処理する場合の廃棄量も増大することになる。また、このプロセスは、メタン発酵で生成するバイオガスのガス量を増加させる観点でも、更なる改善の余地があった。
【００１２】
本発明者は、実際に試験を行って鋭意検討した結果、有機性廃棄物から敷料を分離する際に、該有機性廃棄物に、メタン発酵後の消化液を添加することによって、水を添加した場合と同等に、敷料から糞を剥離し易くすることが可能であることを見出した。
【００１３】
のみならず、このように添加された消化液は、上述した水等を添加するプロセスと比較して、後段のメタン発酵後の消化液を少量且つ濃いものとし、例えば液肥としての散布作業効率の向上や、廃棄量削減を実現できるだけでなく、メタン発酵で生成するバイオガスのガス量を増加できることがわかった。
【００１４】
更に、メタン発酵後の消化液が、再度メタン発酵に供されることにより、未消化だった有機物が良く分解されるようになり、液肥等の肥料としての価値を高めることも可能である。
【００１５】
上述した効果は、特にＴＳ（総固形分）が３％以上の消化液を添加する場合に顕著となることも確認されている。
【００１６】
そこで、本発明の課題は、敷料と糞とを含む有機性廃棄物からの敷料の分離効率を向上でき、敷料の破砕効率を向上できると共に、メタン発酵で生成するバイオガスのガス量を増加でき、更に、メタン発酵後の消化液の利用価値を高め、廃棄量を削減できるメタン発酵方法及びメタン発酵システムを提供することにある。
【００１７】
また本発明の更なる他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１９】
（請求項１）
敷料と糞とを含む有機性廃棄物から前記敷料を分離する第１の敷料分離工程と、
前記第１の敷料分離工程で分離された前記敷料を破砕する破砕工程と、
前記第１の敷料分離工程で前記敷料が分離された後の前記有機性廃棄物と、前記破砕工程で破砕された前記敷料とをメタン発酵槽に導入してメタン発酵するメタン発酵工程と、
前記メタン発酵工程で生成した消化液から前記敷料を分離する第２の敷料分離工程と、を有し、
前記第２の敷料分離工程で前記敷料が分離された後の前記消化液を、前記第１の敷料分離工程に供される前記有機性廃棄物に添加することを特徴とするメタン発酵方法。
【００２０】
（請求項２）
前記第２の敷料分離工程で前記敷料が分離された後の前記消化液は、ＴＳが３％以上であることを特徴とする請求項１記載のメタン発酵方法。
【００２１】
（請求項３）
前記破砕工程において、破砕手段として回転式破砕機を用いることを特徴とする請求項１又は２記載のメタン発酵方法。
【００２２】
（請求項４）
前記第２の敷料分離工程で分離された前記敷料を、敷料として再利用することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のメタン発酵方法。
【００２３】
（請求項５）
敷料と糞とを含む有機性廃棄物から前記敷料を分離する第１の敷料分離手段と、
前記第１の敷料分離手段で分離された前記敷料を破砕する破砕手段と、
前記第１の敷料分離手段で前記敷料が分離された後の前記有機性廃棄物と、前記破砕手段で破砕された前記敷料とを導入してメタン発酵するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽での前記メタン発酵により生成した消化液から前記敷料を分離する第２の敷料分離手段と、を有し、
前記第２の敷料分離手段で前記敷料が分離された後の前記消化液を、前記第１の敷料分離手段に供される前記有機性廃棄物に添加することを特徴とするメタン発酵システム。
【００２４】
（請求項６）
前記第２の敷料分離手段で前記敷料が分離された後の前記消化液は、ＴＳが３％以上であることを特徴とする請求項５記載のメタン発酵システム。
【００２５】
（請求項７）
前記破砕手段は、回転式破砕機であることを特徴とする請求項５又は６記載のメタン発酵システム。
【００２６】
（請求項８）
前記第２の敷料分離手段で分離された前記敷料を、敷料として再利用することを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載のメタン発酵システム。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、敷料と糞とを含む有機性廃棄物からの敷料の分離効率を向上でき、敷料の破砕効率を向上できると共に、メタン発酵で生成するバイオガスのガス量を増加でき、更に、メタン発酵後の消化液の利用価値を高め、廃棄量を削減できるメタン発酵方法及びメタン発酵システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のメタン発酵方法の一例を示すブロック図
【図２】回転式破砕機の基本構成を示す説明図
【図３】糞剥離作用を検証する図
【図４】実施例のメタン発酵方法を説明する図
【図５】参考例のメタン発酵方法を説明する図
【図６】敷料断片の例を示す図
【図７】敷料断片のサイズとメタン発酵効率を検証する図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００３０】
図１は、本発明のメタン発酵方法の一例を示すブロック図である。
【００３１】
図１において、１は消化液添加工程、２は第１の敷料分離工程、３は破砕工程、４は混合工程、５はメタン発酵工程、６は第２の敷料分離工程である。
【００３２】
図示のメタン発酵方法では、原料として、敷料と糞を含む有機性廃棄物を用いる。糞としては、例えば、牛、豚、馬等の動物の糞を好ましく例示できる。敷料は、草本系バイオマス（ソフトバイオマス）からなるものであれば格別限定されず、例えば、稲藁、麦稈（以下、麦藁という場合もある。）、牧草などを好ましく例示できる。敷料は、使用後のもの、即ち、上記した糞が付着した状態のものを好ましく用いることができる。
【００３３】
消化液添加工程１では、有機性廃棄物に、メタン発酵に伴って生成された消化液を添加する。この消化液については、後に詳述する。
【００３４】
消化液添加工程１において、有機性廃棄物に消化液を添加する手段は格別限定されない。単純に有機廃棄物に消化液を添加するだけでもよいが、例えば、混合槽ないし混合撹拌槽を用いて、有機性廃棄物と消化液とを混合することも好ましい。後段の第１の敷料分離工程２で用いる分離手段として、有機性廃棄物と消化液とを混合する作用を有するものを用いることも好ましい。
【００３５】
有機性廃棄物１００重量部に対して添加される消化液の量は、格別限定されないが、例えば、１０重量部〜１０００重量部の範囲とすることが好ましい。また、消化液混合後の含水率が、所定の含水率、又は所定値以上の含水率となるように、消化液の添加量が調整されていることも好ましいことである。一例として、含水率が８５％以下の有機性廃棄物（原料）に対して、消化液混合後の含水率が、８８％以上、好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上となるように、消化液を添加することも好ましいことである。
【００３６】
第１の敷料分離工程２では、消化液添加工程１において消化液が添加された有機性廃棄物から敷料を分離する。
【００３７】
消化液の作用によって、敷料から糞が剥離されやすくなるため、有機性廃棄物からの敷料の分離効率が向上する。これにより、糞によって水分が持ち込まれることも防止でき、敷料の含水率を低下する効果も得ることができる。
【００３８】
有機性廃棄物から敷料を分離する第１の敷料分離手段は格別限定されず、例えば、スクリュープレス脱水機、フィルタープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、多重円板脱水機、ローラープレス脱水機、ウェービープレス脱水機等を好ましく用いることができる。特にスクリュープレス脱水機は、有機性廃棄物と消化液とを混合する作用を好適に発揮し、消化液による糞剥離作用が発揮され易くなるため好ましい。
【００３９】
破砕工程３では、第１の敷料分離工程２で分離された敷料を破砕する。
【００４０】
破砕工程３に供される敷料は、第１の敷料分離工程２において、糞が好適に分離されているため、効率的に破砕することができる。
【００４１】
敷料を破砕する破砕手段は格別限定されず、例えば、ボールミル型破砕機、石臼式破砕機、裁断機、回転式破砕機等を好ましく用いることができ、特に、回転式破砕機が好適である。回転式破砕機については、後に詳述する。
【００４２】
破砕後の敷料の大きさ（長さ）は、格別限定されないが、１００ｍｍ以下の長さの断片であることが好ましい。例えば粒径がミクロンオーダー（具体的には例えば１ｍｍ未満）となるまで粉砕してもよいが、１ｍｍ以上であることがより好ましい。最も好ましいのは、長さ１０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍの断片の敷料が、敷料全体の大半（５０重量％以上）を占めることである。
【００４３】
本発明者は、１０ｍｍ〜１００ｍｍの長さ、好ましくは１０ｍｍ〜５０ｍｍの長さを有するような比較的大きい敷料断片であっても、後段のメタン発酵により十分な量のバイオガスを発生することを見出している。また、敷料断片が、ある程度の長さを有していることによって、メタン発酵後の敷料を、敷料等として好適に再利用することもできる。かかるメタン発酵後の敷料は、メタン発酵によって有機物が分解されている分、それ以上の腐敗を生じ難く、衛生的でもある。
【００４４】
特に、１０ｍｍ〜１００ｍｍの長さ、好ましくは１０ｍｍ〜５０ｍｍの長さを有するような比較的大きい敷料断片を効率的に得る観点では、回転式破砕機を好ましく用いることができる。特に回転式破砕機は、敷料に付着した糞の影響を受け易いため、敷料から糞が剥離されていることによる破砕効率の改善効果が大きい。
【００４５】
混合工程４では、第１の敷料分離工程２で敷料が分離された後の有機性廃棄物と、破砕工程３で破砕された敷料とを混合する。
【００４６】
混合手段は、格別限定されるものではない。例えば、後段のメタン発酵工程５で用いるメタン発酵槽を兼用してもよい。あるいは、別途、混合槽ないし混合撹拌槽を設けて、メタン発酵槽に導入する前にあらかじめ混合しておくことも好ましいことである。
【００４７】
メタン発酵工程５では、第１の敷料分離工程２で敷料が分離された後の有機性廃棄物と、破砕工程３で破砕された敷料とを、メタン発酵槽に導入し、メタン発酵する。
【００４８】
メタン発酵の温度は、メタン発酵が進行する温度（通常は、３５℃以上）であれば格別限定されず、例えば、いわゆる中温型、高温型、超高温型など何れのタイプでも適用可能であるが、本発明においては、５０℃以上７０℃以下の温度で発酵を行うことが好ましい。この温度であれば、雑菌などを殺菌することが可能になるので、メタン発酵後の消化液から分離される敷料の衛生を向上でき、敷料等としての利用価値を高めることができる。
【００４９】
本発明では、上述した第１の敷料分離工程２に供される有機性廃棄物に、消化液添加工程１において、メタン発酵後の消化液を添加しているため、メタン発酵工程５におけるメタン発酵に際しての燃料コストを削減することも可能になる。即ち、水（例えば１０℃）や活性汚泥水（通常は２０℃）と比較して、メタン発酵から生成される消化液は、メタン発酵槽内の温度（上述した通り、通常は３５℃以上、好ましくは５０℃以上７０℃以下）に由来して比較的高温の状態にある。例えば、メタン発酵槽内から抜き出され消化液添加工程１において添加される段階の消化液に、好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上、最も好ましくは５０℃以上の温度を容易に保持させることができる。従って、メタン発酵のために有機性廃棄物を加温する際の熱量を、水や活性汚泥を添加する場合と比較して低減し、燃料コストを削減することが可能になる。
【００５０】
メタン発酵は、好ましくは５日以上、より好ましくは１０日以上、最も好ましくは１５日以上継続することが好ましい。メタン発酵は、バッチ式でも連続式でもよく、連続式で行う場合は、発酵槽における平均滞留時間が、メタン発酵の継続時間に相当する。
【００５１】
メタン発酵に伴ってバイオガスと消化液が生成する。
【００５２】
原料としてメタン発酵槽に導入された敷料は、破砕工程３で破砕されているため、メタン発酵により十分な量のバイオガスを生成することができる。
【００５３】
また、消化液添加工程１において添加された消化液の作用により、上述した水等を添加するプロセスと比較して、メタン発酵工程５でのメタン発酵に伴って生成する消化液を、少量且つ濃いものとすることができる。これにより、例えば液肥としての散布作業効率の向上や、廃棄量削減を実現できる。更に、上述した水等を添加するプロセスと比較して、メタン発酵で生成するバイオガスのガス量を更に増加できる効果も得られる。
【００５４】
また、メタン発酵後の消化液が、再度メタン発酵に供されることにより、未消化だった有機物が良く分解されるようになり、液肥等の肥料としての価値を高めることも可能になる。
【００５５】
バイオガスを回収して、例えば、必要に応じて一時的にガスホルダに貯留した後、精製設備で精製し、発電機の動力として利用することができる。このようにして得られた電力を、売電に供することも好ましいことである。
【００５６】
第２の敷料分離工程６では、メタン発酵工程５でのメタン発酵に伴って生成した消化液から、敷料（発酵後の敷料）を分離する。
【００５７】
第２の敷料分離工程６で採用できる第２の敷料分離手段は格別限定されず、例えば、第１の敷料分離工程２で採用できる第１の敷料分離手段と同様のものを用いることができる。特に、スクリュープレス脱水機が好適である。
【００５８】
分離された敷料を回収し、再利用することは好ましいことである。特に、敷料として好適に再利用することができる。
【００５９】
敷料が分離された後の消化液の一部は、上述した消化液添加工程１に返送され、有機性廃棄物に添加される。また、消化液の他の一部は、液肥などの肥料として、あるいは、飼料などに添加して用いることができる。このように消化液を再利用することで、消化液の廃棄量を更に削減することができる。
【００６０】
敷料が分離された後の消化液は、ＴＳが３％以上であることが好ましい。ＴＳが３％以上であることにより、メタン発酵で生成するバイオガスのガス量を更に増加できる。また、ＴＳが３％以上の消化液は、液肥などの肥料として、あるいは、飼料などに添加して用いる際に、栄養に優れる効果も奏する。そのため、メタン発酵後の消化液の利用価値を更に高め、廃棄量を更に削減できる。
【００６１】
また、消化液を、混合工程４で用いる混合槽ないし混合撹拌槽に返送することも好ましいことである。
【００６２】
本発明によれば、上記のように消化液を好適にリサイクルできるため、排水処理等により消化液を処理する負荷を軽減できる。メタン発酵後の消化液を上記のように上流プロセスに返送し、残りの消化液を肥料等として利用することで、消化液の全量を有効利用してもよい。
【００６３】
次に、破砕工程３の破砕手段として好ましく用いられる回転式破砕機について、詳しく説明する。
【００６４】
図２は、回転式破砕機の基本構成を示す説明図である。
【００６５】
図２において、３０は回転式破砕機、３１はチャンバ、３２は回転軸、３３は回転要素、３４は取付部、３５はモーターである。
【００６６】
回転式破砕機３０は、内部空間を有するチャンバ３１内の底部中央近傍に回転軸３２が竪設され、該回転軸３２の先端に形成された取付部３４に、ここでは鎖からなる回転要素３３が取り付けられている。
【００６７】
被処理物（上述した第１の敷料分離工程１で分離された固相であり、少なくとも敷料を含む）がチャンバ３１内に投入されると、回転して遠心力が作用している回転要素３３に衝突する。これにより敷料は破砕され断片化される。
【００６８】
運転条件を適宜設定することで、容易に、被処理物として、１０ｍｍ〜１００ｍｍの断片に破砕された敷料を生成できる。
【００６９】
回転要素３３は、鎖に限定されず、チェーンであってもよいし、あるいはブレードなどであってもよい。回転要素３３の回転半径（回転中心から外周側末端までの長さ）は、格別限定されないが、５０ｃｍ〜２００ｃｍの範囲であることが好ましい。
【００７０】
運転条件の一例として、回転軸の回転数を８００〜１６００ｒｐｍ、処理時間を２５秒〜４０秒（投入時間１０秒、破砕時間５秒〜２０秒、排出時間１０秒の合計）に設定することで、１０ｍｍ〜１００ｍｍの断片に破砕された敷料を好適に生成することが可能になる。
【００７１】
特に上記のような回転式破砕機は、敷料に付着した糞の影響を受け易いため、敷料から糞が剥離されていることによる破砕効率の改善効果が大きい。
【実施例】
【００７２】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。
【００７３】
１．固液分離試験（敷料から糞を剥離する試験）１
（実施例１）
成牛の糞と敷料（稲の長藁）を含む有機性廃棄物（原料）に、メタン発酵に伴って発生した消化液（ＴＳ＝４％弱）を添加し、スクリュープレスを用いて該有機性廃棄物から敷料を分離した。原料（消化液を含む）、分離された敷料、及び、敷料が分離された後の有機性廃棄物のそれぞれについて、重量、ＴＳ、ＶＳ（焼却減量（有機物量））を測定した結果を表１に示す。
【００７４】
（比較例１）
実施例１において、消化液を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様にして敷料を分離した。原料、分離された敷料、及び、敷料が分離された後の有機性廃棄物のそれぞれについて、重量、ＴＳ、ＶＳを測定した結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
2015150550.tif 000003
【００７６】
＜評価＞
表１より、有機性廃棄物に消化液を添加した実施例１では、敷料の分離効率に優れ、糞により持ち込まれる水分が少ないため、含水率を低下できる（ＴＳ、ＶＳが大きい）ことがわかる。
【００７７】
これに対して、何も添加しない場合（比較例１）では、糞の剥離が不十分であるため敷料の分離効率に劣り、糞により持ち込まれる水分により含水率の低下に限界がある（ＴＳ、ＶＳが小さい）ことがわかる。
【００７８】
また、以上の試験において敷料として用いた稲の長藁（稲藁）を、麦稈、牧草に代えても、同様の結果が得られることが確認された。
【００７９】
以上のことから、本発明によれば、敷料と糞とを含む有機性廃棄物からの敷料の分離効率を向上でき、敷料の破砕効率を向上できることが確認された。
【００８０】
２．固液分離試験（敷料から糞を剥離する試験）２
（実施例２）
原料として、成牛の糞が付着した敷料（稲の長藁）を用意した。原料の含水率は８５％である。
【００８１】
この原料に、消化液（ＴＳ＝４．６％）を添加し、撹拌により均一に混合して混合物を得た。
【００８２】
このとき、混合物の含水率が、表２に示す値（８８％。、９０％又は９５％）となるように、原料に対する消化液の添加量を調整し、それぞれ含水率の異なる混合物１〜３を得た。
【００８３】
【表２】
2015150550.tif 000004
【００８４】
次に、孔径１ｍｍのフィルタを用いて、混合物１〜３をそれぞれ固液分離し、得られた脱離液（液側分画）について、液中の糞量（＝ＴＳ）を測定した。
【００８５】
測定値から、下記式に基づいて、固液分離後の敷料への糞付着率（％）を求めた。
【００８６】
Ａ（％）＝（［Ｂ０−Ｂ１］／Ｂ０）×１００
上記式において、Ａは、固液分離後の敷料への糞付着率（％）、Ｂ０は、元の原料（糞が付着した敷料）中の糞ＴＳ（ｋｇ）であり、Ｂ１は、固液分離後の脱離液中の糞ＴＳ（ｋｇ）である。
【００８７】
混合物１〜３の含水率（％）と、固液分離後の敷料への糞付着率（％）との関係を、図３に示した。図３のグラフにおいて、横軸は、固液分離前の混合物の含水率（％）であり、縦軸は、固液分離後の敷料への糞付着率（％）である。
【００８８】
（参考例１）
実施例２において、消化液に代えて水を用い、混合物の含水率が、表３に示す値（８８％。、９０％又は９５％）となるように、原料に対する水の添加量を調整し、それぞれ含水率の異なる混合物４〜６を得た。
【００８９】
【表３】
2015150550.tif 000005
【００９０】
実施例２と同様に、混合物４〜６の含水率（％）と、固液分離後の敷料への糞付着率（％）との関係を、図３に示した。
【００９１】
＜評価＞
図３より、消化液と水の比較系においては、糞付着率が含水率に依存することが示されており、同一の含水率で比較した場合、消化液を添加した実施例２と、水を添加した比較例２とで、糞付着率に実質的な差がないことがわかる。このことから、消化液の添加により、水を添加した場合と同等の糞付着率を達成可能であることがわかる。
【００９２】
更に、消化液を添加する場合は、水を添加する場合と比較して、メタン発酵プロセス全体に好ましい影響を及ぼし得る。このことは、下記「３．メタン発酵試験」での検証からも明らかになる。
【００９３】
また、以上の試験において敷料として用いた稲の長藁（稲藁）を、麦稈、牧草に代えても、同様の結果が得られることが確認された。
【００９４】
３．メタン発酵試験
（実施例３）
図１に示したメタン発酵方法により、原料として糞が付着した敷料（稲の長藁）を含む有機性廃棄物を用いて、メタン発酵した。
【００９５】
プロセスの各過程（図４中Ａ〜Ｈ）における物質収支（湿重量（ｔ）、含水率（％）、ＴＳ（％）及びＴＳ（ｔ））を表４に示す。
【００９６】
Ａ〜Ｈは、それぞれ下記に対応する。
Ａ：原料
Ｂ：消化液添加工程１において添加される消化液
Ｃ：消化液添加後の第１の敷料分離工程２に供される原料
Ｄ：メタン発酵工程５から生成されるバイオガス（ＣＨ４；５５％）
Ｅ：メタン発酵工程５から生成される消化液
Ｆ：第２の敷料分離工程６で分離された敷料分画（敷料材）
Ｇ：敷料が分離された後の消化液
Ｈ：液肥（消化液添加工程１への返送分を除いた消化液）
【００９７】
【表４】
2015150550.tif 000006
【００９８】
（参考例２）
図５に示したメタン発酵方法により、実施例３と同じ原料を用いて、メタン発酵した。
【００９９】
図５において、１０１は消化液添加工程、１０２は第１の敷料分離工程、１０３は破砕工程、１０４は混合工程、１０５はメタン発酵工程、１０６は第２の敷料分離工程である。即ち、実施例３において、消化液添加工程１を設けず、代りに、原料に水を添加する水添加工程１０１を備えている。
【０１００】
実施例１の第１の敷料分離工程２に供される原料（消化液を混合した原料）と、当該参考例２の第１の敷料分離工程１０２に供される原料（水を混合した原料）とで、含水率を同じとした条件で評価した。そのため、水添加工程１０１において原料に添加される水の量は、実施例３の消化液添加工程１で添加される消化液の量よりも少量に調整されている。
【０１０１】
プロセスの各過程（図５中Ａ’〜Ｈ’）における物質収支（湿重量（ｔ）、含水率（％）、ＴＳ（％）及びＴＳ（ｔ））を表５に示す。
【０１０２】
Ａ’〜Ｈ’は、それぞれ下記に対応する。
Ａ’：原料
Ｂ’：水添加工程１０１において添加される水
Ｃ’：水添加後の第１の敷料分離工程１０２に供される原料
Ｄ’：メタン発酵工程１０５から生成されるバイオガス（ＣＨ４；５５％）
Ｅ’：メタン発酵工程１０５から生成される消化液
Ｆ’：第２の敷料分離工程１０６で分離された敷料分画（敷料材）
Ｇ’：敷料が分離された後の消化液
Ｈ’：液肥
【０１０３】
【表５】
2015150550.tif 000007
【０１０４】
＜評価＞
消化液を添加した実施例３では、水を添加した参考例２と比較して、液肥の量が少なく、散布の手間が軽減される、あるいは排水処理を選択した場合に処理設備容量を削減できる等の効果が得られることがわかる。更に、実施例３では、参考例２と比較して、液肥中に、ＴＳとして検出されない低分子化された有機物が多く含まれることが、追加試験により確認された。このような低分子化された有機物は、消化液が再度メタン発酵に供されることにより、未分解だった有機物が良く消化された結果として生成されたものと推定され、液肥等の肥料としての価値を高めるものである。
【０１０５】
更に、実施例３では、参考例２と比較して、メタン発酵でのバイオガス発生量が多くなる（参考例２；３４．１ｍ３→実施例３；３４．８ｍ３）ことが確認された。
【０１０６】
また更に、実施例３では、参考例２と比較して、用水使用量を削減できるメリットもある。
【０１０７】
上述した「２．固液分離試験（敷料から糞を剥離する試験）２」での検証結果も合わせると、消化液を添加する場合は、水を添加する場合と同等の糞付着率を達成可能であるだけでなく、メタン発酵プロセス全体として、使用水量の削減、ガス発生量の増大、液肥散布作業の労力低減等の観点から、有意な効果を発揮することがわかる。
【０１０８】
また、以上の試験において敷料として用いた稲の長藁（稲藁）を、麦稈、牧草に代えても、同様の結果が得られることが確認された。
【０１０９】
４．敷料の断片サイズによるメタン発酵効率への影響（参考例３）
敷料の断片サイズによるメタン発酵効率への影響を検討した。ここでは、検証の精度を向上する観点で、ハサミ等を用いて敷料を正確に断片化している。本発明によれば、敷料から糞を好適に剥離でき、敷料の分離効率を向上できることにより、例えば下記敷料断片１〜４のような大きさの敷料断片を製造する際の破砕効率を向上することができる。特に下記敷料断片１〜３は、本発明により破砕効率が好適に向上される回転式破砕機によって好適に製造できる敷料断片に相当する。
【０１１０】
（１）敷料断片の製造（破砕処理）
ここでは、敷料として麦藁を用いた。
＜敷料断片１；１００ｍｍの断片＞
麦藁を、ハサミで１００ｍｍの長さに裁断したものを敷料断片１（図６）とした。
【０１１１】
＜敷料断片２；５０ｍｍの断片＞
麦藁を、ハサミで５０ｍｍの長さに裁断したものを敷料断片２（図６）とした。
【０１１２】
＜敷料断片３；１ｍｍ超〜２０ｍｍの断片＞
麦藁を、ハサミで裁断した後、家庭用ミキサーにかけて更に破砕し、径１ｍｍの篩にかけ、篩上の断片を敷料断片３（図６）とした。
【０１１３】
＜敷料断片４；１ｍｍ以下の断片＞
上記敷料断片３の製造において、篩下の断片を敷料断片４（図６）とした。
【０１１４】
（２）メタン発酵
【０１１５】
＜試験１＞
１０ｇの敷料断片１（１００ｍｍの断片）を、消化液（牛糞由来）１．２Ｌと混合し、５５℃、ｐＨ制御なし、手動攪拌の条件で、メタン発酵を行った。メタン発酵により生成するバイオガス量の経時変化を図７に示す。
【０１１６】
＜試験２＞
試験１において、敷料断片１を敷料断片２（５０ｍｍの断片）に代えたこと以外は、試験１と同様にしてメタン発酵を行った。メタン発酵により生成するバイオガス量の経時変化を図７に示す。
【０１１７】
＜試験３＞
試験１において、敷料断片１を敷料断片３（１ｍｍ超〜２０ｍｍの断片）に代えたこと以外は、試験１と同様にしてメタン発酵を行った。メタン発酵により生成するバイオガス量の経時変化を図７に示す。
【０１１８】
＜試験４＞
試験１において、敷料断片１を敷料断片４（１ｍｍ以下の断片）に代えたこと以外は、試験１と同様にしてメタン発酵を行った。メタン発酵により生成するバイオガス量の経時変化を図７に示す。
【０１１９】
＜試験５＞
試験１において、敷料断片１を用いず、消化液のみとしたこと以外は、試験１と同様にしてメタン発酵を行った。メタン発酵により生成するバイオガス量の経時変化を図７に示す。
【０１２０】
＜評価＞
図７に示される通り、１０ｍｍ〜５０ｍｍのサイズの敷料の断片を発酵処理した場合では、発酵処理の開始直後はバイオガス発生の立ち上がりが多少出遅れる場合があるものの、発酵を継続してみると、十分な量のバイオガスを回収できることがわかった。１００ｍｍのサイズの敷料の断片を発酵処理した場合は、１０ｍｍ〜５０ｍｍのサイズの敷料の断片の場合と比較して劣るが、１５日経過時で、試験４（１ｍｍ以下）のバイオガス発生量に近づいていることがわかった。
【０１２１】
また、発酵後の敷料は、発酵前の形状を実質的に保持しており、敷料などとして好適に用いられることが確認された。
【０１２２】
また、以上の試験において敷料として用いた稲の麦藁（麦稈）を、稲藁、牧草に代えても、同様の結果が得られることが確認された。
【符号の説明】
【０１２３】
１：消化液添加工程
２：第１の敷料分離工程
３：破砕工程
４：混合工程
５：メタン発酵工程
６：第２の敷料分離工程
【図１】
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【図２】
2015150550.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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