(57)【要約】【課題】  処理能力が大きいので小さな曝気槽で済み、悪臭が発生しないので従来のような臭気対策が全く必要ない畜産排泄物の液肥化方法の提供。【解決手段】  （１）畜舎に消臭剤兼発酵促進剤を散布すると共に、該畜舎の畜産排泄物を曝気槽に導き、マイクロエアー曝気を行う畜産排泄物の液肥化方法。（２）曝気槽が微生物固定礁を設けた糞尿消化槽と、液肥回収槽とを有し、各槽の底部にマイクロエアー曝気部が設けられている（１）記載の畜産排泄物の液肥化方法。（３）消臭剤兼発酵促進剤の散布及びマイクロエアー曝気を自動制御で行う（１）又は（２）記載の畜産排泄物の液肥化方法。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
畜舎に消臭剤兼発酵促進剤を散布すると共に、該畜舎の畜産排泄物を曝気槽に導き、マイクロエアー曝気を行うことを特徴とする畜産排泄物の液肥化方法。
【請求項２】
曝気槽が微生物固定礁を設けた糞尿消化槽と、液肥回収槽とを有し、各槽の底部にマイクロエアー曝気部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の畜産排泄物の液肥化方法。
【請求項３】
消臭剤兼発酵促進剤の散布及びマイクロエアー曝気を自動制御で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の畜産排泄物の液肥化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜産排泄物の液肥化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
畜産排泄物を野積みしたり素掘池で腐熟処理したりすることが原因で、硝酸性窒素などにより地下水が汚染されたり、「クリプトスポリジウム」により水道の水源が汚染されたりして社会問題となっている。農業の分野では、家畜の糞尿や窒素肥料の過剰施肥により硝酸性窒素が発生し、それが植物に移行し、その植物を牛などが食べて硝酸塩中毒を起こすことがある。また、硝酸性窒素が地下に浸透すると地下水の汚染を引き起こし、その水を人が飲むと赤血球のヘモグロビンが破壊されて呼吸困難（チアノーゼ）となる。乳幼児の場合には死ぬこともある。一方「クリプトスポリジウム」は胞子虫類の原虫で、人間や動物の屎尿・糞尿を介して感染し、吐き気、腹痛、発熱、下痢などの症状を引き起こす。通常は１０〜１４日で治るが抵抗力の弱い人の場合には死ぬこともある。例えば１９９６年には埼玉県で８８００人の集団感染が発生している。
このような状況に対処するため、１９９９年７月に畜産排泄物の管理の適正化や利用の促進を図る目的で、国により「畜産排泄物の管理と利用促進法」が制定された。
【０００３】
畜産排泄物の多くは堆肥化して用いられているが、堆肥は施用に多くの労力を要するため、耕種農家は施用の楽な化成肥料を選ぶ傾向がある。
そこで、例えば畜産排泄物を何らかの手段で液肥化し動力噴霧装置で緑農地に施用できれば、労力を軽減でき、堆肥プラントに比べて施設の管理も容易で、設備投資も極めて少なくて済む画期的な畜産排泄物の有効利用システムとなるが、まだ実用可能なシステムは開発されていない。
また、汚水の処理法としては表１に示すような方法がある。活性汚泥法や生物膜法は設備コストが非常に高いが、肥料利用（処理後に肥料として利用する方法）の簡易曝気法は非常に安い費用で設置できる。但し、単純なエアレーションのみで処理するためには非常に大きな曝気槽を必要とし、且つ臭気対策が必要になるという問題がある。
【表１】
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なお、表１中のＢＯＤ除去率とは、ＢＯＤの対象となる有機物の除去率のことである。
一方、特許文献１には、本発明で言うマイクロエアーを発生させることができる「空気磁気処理器」に関する考案が開示されており、マイクロエアーが空気の脱臭能力を有し、居室内、冷蔵庫内、自動車の車内などの脱臭に有効であることも記載されている。また、特許文献２（本出願人の出願）には、植物由来の消臭剤兼発酵促進剤（サンインプレス）に関する発明が開示されている。しかしながら、本発明のようにマイクロエアーと消臭剤兼発酵促進剤を組み合わせて畜産排泄物の処理に応用し、従来技術の諸々の問題点を解決することについては何れの文献にも全く開示されていない。
【０００４】
【特許文献１】実開平１−１０４１４７号公報
【特許文献２】特開２００３−６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、処理能力が大きいので小さな曝気槽で済み、悪臭が発生しないので従来のような臭気対策が全く必要ない畜産排泄物の液肥化方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、次の１）〜３）の発明によって解決される。
１）  畜舎に消臭剤兼発酵促進剤を散布すると共に、該畜舎の畜産排泄物を曝気槽に導き、マイクロエアー曝気を行うことを特徴とする畜産排泄物の液肥化方法。
２）  曝気槽が微生物固定礁を設けた糞尿消化槽と、液肥回収槽とを有し、各槽の底部にマイクロエアー曝気部が設けられていることを特徴とする１）記載の畜産排泄物の液肥化方法。
３）  消臭剤兼発酵促進剤の散布及びマイクロエアー曝気を自動制御で行うことを特徴とする１）又は２）記載の畜産排泄物の液肥化方法。
【０００７】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明は、酸素供給能力の非常に高いマイクロエアーと消臭剤兼発酵促進剤を併用する点に特徴がある。
まずマイクロエアーについて説明する。
空気は、１５００ガウス程度以上の強い磁力線の中を２０〜３０ｍ／ｓｅｃ程度の高速度で通過させると、空気中の酸素分子と単分子の水（水蒸気）のポテンシャルエネルギーが高くなり、分子運動も加速される。このように強い磁力線でポテンシャルエネルギーを高めた空気をマイクロエアーと呼ぶことにする。磁力線強度は、磁性体の飽和磁束密度の制限から最大でも希土類のネオジム磁石で１万ガウス程度であり、空隙に通過させ得る最大磁束密度は、磁路を構成する磁気抵抗で減衰するため凡そ５０００ガウス程度となる。マイクロエアー発生で好ましい磁力線強度は２０００〜５０００ガウスである。
マイクロエアーの発生機構を模式的に示すと図１のようになる。
このマイクロエアーを水中に曝気すると、運動性の高まった酸素分子と単分子の水が、離合集散を繰り返す水分子集団（クラスター）の中に高速度で浸透していき、クラスターを形成する会合分子数を小さくすると同時に水の中に閉じ込められている気体を押し出すので、酸素分子の溶存量（溶存酸素量）が著しく増加する。その結果、水は次の（ａ）〜（ｅ）のような物性を示すようになる。
（ａ）クラスターが小さくなる。
（ｂ）二酸化炭素・遊離塩素ガスが除去される。
（ｃ）溶存酸素が増える。
（ｄ）浸透性・濡れ性が高まる。
（ｅ）粘性が下がる。
【０００８】
図２に、磁路の長さ２００ｍｍ、１５００ガウスの強さの磁力線の中を２０ｍ／ｓｅｃの速度で通過させたマイクロエアーについて、曝気時間と溶存酸素濃度との関係を調べた結果を示す。曝気条件は、水量１５０リットル、水温２６℃、曝気量４０リットル／分とした。図２の結果について数値的に説明すると、次の（１）〜（３）の通りである。
（１）曝気開始後、ＤＯ（溶存酸素濃度）が３ｍｇ／ｌ（リットル）に達するのに、マイクロエアーでは１．７分、普通の空気では４分かかった。
（２）曝気開始後、好気性環境として必要なＤＯである６ｍｇ／ｌに達するのに、マイクロエアーでは５．２分、普通の空気では１０．２分かかった。
（３）到達飽和ＤＯは、マイクロエアーが９．６ｍｇ／ｌ、普通の空気が８ｍｇ／ｌであった（この点は図示せず）。
上記の結果から、マイクロエアーを水中に曝気した場合、普通の空気を水中に曝気した場合に比べて２倍以上の速さで酸素を供給できることが分る。
【０００９】
次に、消臭剤兼発酵促進剤について説明する。
本発明では消臭剤兼発酵促進剤を効果的に用いて無臭にする。環境汚染に対する影響も考慮すると、消臭剤兼発酵促進剤としては化成品よりも天然物由来のものの方が好ましく、その具体例としては、前述した特許文献２に開示されたホウセンカから抽出されたもの（商品名「サンインプレス」）が挙げられる。なお、ここで言う発酵促進剤とは、好気性微生物の活性を高める作用を有する物質のことである。
サンインプレスには、消臭効果を有するケンフェノール、クエルセチン（何れもフラボノイド）、微生物活性効果を有するフェルラ酸、植物成長促進効果を有するスコポレチン、抗酸化作用を有するナフトキノン、抗菌作用を有するパラヒドロキシンなどが含まれており、飲酒の口臭、ニンニク臭、体臭、タバコ臭、生ゴミ臭、畜舎臭などの消臭作用の他に微生物活性化作用、即ち発酵促進作用も有するので、本発明に最適である。
即ち、サンインプレスを１日２回程度畜舎の空間に散布すると、畜舎内の臭気が除去されるだけでなく、床に落ちた散布液は床洗いの時に洗い水と一緒に曝気槽に流入し曝気槽内で活躍する好気性微生物の活性を高めるので、臭気のない液肥の製造に有効である。
通常の場合、主要な悪臭成分はアンモニア、硫化水素、揮発性脂肪酸などであるが、嫌気状態（酸欠状態）になると嫌気性微生物が活躍し、これらの悪臭成分が増加する。これに対し、好気状態で処理すれば好気性微生物が活躍し悪臭成分は速やかに分解される。
好気性微生物は、活性が高まるにつれて益々大量の酸素を消費するようになるが、この酸素をマイクロエアー曝気により迅速かつ大量に供給すれば更に好気性微生物の活性を高めることが可能となる。
上記のように、マイクロエアーには空気の脱臭能力があり、サンインプレスには消臭作用や発酵促進作用があるが、以降に説明するように畜産排泄物に由来する畜産汚水は負荷が非常に大きいため、マイクロエアーのみ又はサンインプレスのみで効率よく液肥化することは難かしく、両者を併用して始めて実用可能な液肥化方法となる。
【００１０】
次に畜産排泄物に由来する畜産汚水の特徴と本発明の関係について説明する。
処理対象となる汚水が生物的処理に適しているかどうかはＣＯＤ（化学的酸素要求量）やＴＯＣ（全有機炭素量）に対するＢＯＤ（生化学的酸素要求量）の比率で判断する。
一般にＢＯＤ／ＣＯＤ＞１かつＢＯＤ／ＴＯＣ＞１ならば、活性汚泥処理などの生物的処理に向いていると言われる。畜産汚水の場合、ＣＯＤやＴＯＣに対するＢＯＤの比率が高いので、生物的処理に適した汚水と言える。
また、一般に浄水処理に適した汚水は、ＢＯＤを１００とした濃度比で、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：５：１とされている。下水などはこの濃度比に近いが、畜産汚水は窒素濃度が高く、ＢＯＤ：Ｎ＝１００：２０〜４０程度である。ＢＯＤ：Ｎ＝１００：１５程度までならば浄化処理が可能であるが、これよりも窒素の割合が高くなると浄化処理が困難になると言われている。
１日に家畜から排泄される汚濁物質の量の目安は表２に示す通りである。体重６０ｋｇの成人の場合、排泄量は１．５（ｋｇ／日）、ＢＯＤの対象となる（ＢＯＤに影響を与える）有機物量は１３（ｇ／日）なので、これに比べると家畜から排泄される汚濁物質の量はかなり多いことが分る。
このように畜産排水は有機物濃度が高い上に含有される有機物の総量も多いので、好気性微生物が充分な活動をするためには大量の酸素が必要であり酸欠状態になり易い。しかしマイクロエアー曝気を行うと前述したように通常の空気の２倍以上の速度で酸素を供給できるので酸欠を起さないで済む。
【００１１】
また、豚のＢＯＤの対象となる有機物量をみると、糞１１４（ｇ／日）、尿１８（ｇ／日）であり、糞が８８％を占める。同様に豚のＳＳ（水中に浮遊している有機性物質や泥粒などの総称）量をみると、糞４１８（ｇ／日）、尿１６（ｇ／日）であり、糞が９７％を占める。このように汚濁物質は圧倒的に糞中に多い。従って、予め家畜排泄物から糞を除去しておけば汚濁物質を大幅に減らすことができ、汚水処理を比較的容易に行うことができるが、このような処理には労力と経費がかかる上に、除去した糞を何らかの手段で処理する必要があるから根本的な解決にはならない。
しかし、本発明ではこのような糞の除去を行う必要は全くない。
また、一般の下水では、ＢＯＤの対象となる有機物濃度は２００ｍｇ／ｌ（リットル）前後であるが、家畜糞尿に由来する汚水は数千〜数万ｍｇ／ｌと非常に高い。
豚を例にとると、糞尿混合物中のＢＯＤの対象となる有機物濃度は１頭当り２４０００ｍｇ／ｌである。予め糞の７０％を除去したとしても１３０００ｍｇ／ｌであり、これに１頭当り１０〜２０リットルの管理水を混合しても２６００〜５２００ｍｇ／ｌ程度にしかならない。従って、通常の活性汚泥法では希釈水を加えて更にＢＯＤの対象となる有機物濃度を低減する必要がある。
これに対し、本発明では希釈水は全く不要である。
【表２】
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【００１２】
牛の糞尿の場合、ＢＯＤの対象となる有機物量は１頭で８００ｇ／日であり、１００頭の飼育舎では８０ｋｇ／日の処理が必要になる。活性汚泥法の処理能力は、ＢＯＤの対象となる有機物量で、通常０．２ｋｇ／ｍ３程度であるから、有効面積４００ｍ３の曝気槽が必要となる。これに対し、本発明は処理能力が少なくとも０．４ｋｇ／ｍ３程度であり、全く問題なく処理できるので、曝気槽の有効面積は活性汚泥法の半分の２００ｍ３程度以下で済む。また、マイクロエアーは非常に効率よく水に溶解するので、普通の空気を用いる場合に比べて、少ない曝気風量で充分な好気性環境を維持できる。
本発明の実施の態様の一例について図３〜図６を参照しつつ説明する。図中の数字は寸法（単位ｍｍ）である。
図３は、牛舎に本発明を適用した例であり、糞尿の中継ピット及び回収管を介して本発明の曝気システムを付設した状態を示している。（ａ）は正面からみた断面図、（ｂ）は平面図である。回収管に接続する曝気槽は上部に（好気性）微生物固定礁を設けた糞尿消化槽と液肥回収槽からなり、それらの底部にはマイクロエアー散気管を設け、マイクロエア発生器から送気配管を経由してマイクロエアーを供給する（図では嵩上台の上に散気管を設けた例を示した）。送気配管と散気管の接続部には必要に応じて流量調整バルブを設けてもよい。糞尿消化槽に微生物固定礁を設けることにより好気性微生物の能力がより確実に発揮され、糞尿の無臭分解処理に資することになる。
図４は曝気槽の一例を示す。（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図である。通常、曝気槽は内側を耐水モルタル仕上げした鉄筋コンクリート製とし、ビニール波板などで簡単な上屋を建てる。
図５、図６はサンインプレスの散布ノズルとその配管系統を示しており、図５は概要を示す鳥瞰図、図６は平面図である。自動希釈システム（図示せず）により所定の濃度に希釈したサンインプレスを貯蔵タンクから供給し、動噴（動力噴霧装置、例えば散布用高圧ポンプ）と制御盤で代表される制御機構により自動散布する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マイクロエアーと消臭剤兼発酵促進剤を併用することにより、畜産排泄物の処理能力が非常に大きくなるので従来に比べて小さな曝気槽で済み、悪臭が発生しないので従来のような臭気対策が全く必要ない畜産排泄物の液肥化方法を提供できる。
【実施例】
【００１４】
以下、実施例及び参考例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は実施例により限定されるものではない。
【００１５】
実施例１
飼育数３０頭の乳牛の牛舎に対し、図３〜図６に概要を示す曝気システムを構築した。
牛舎の天井にサンインプレス散布用ノズルを設けた。配管の概要は図５、図６に示した通りであり、動噴に接続する塩ビ管（２５Ａ）に、１．８ｍ間隔で枝管（１５Ａ）を接続させ、この枝管にノズルを設けた。
別に、動噴、即ちサンインプレス散布用高圧ポンプ（１．５ｋＷ：４０リットル／ｍｉｎ  ａｔ  ２Ｍｐａ）、サンインプレスの原液自動希釈システム（希釈倍率３００倍、原液消費量：８リットル／月）、自動散布制御装置（散布時間：１日２回１分ずつ）、マイクロエアー発生器（３．７ｋＷ：３ｍ３／ｍｉｎ  ａｔ  ０．０５Ｍｐａ）を設けた。
曝気槽は、内面を耐水モルタル仕上げにした鉄筋コンクリート製で、縦８ｍ、横２ｍ、深さ（有効深さ）２ｍとし、曝気槽の上屋はビニール波板囲いの木造建屋とした。
床の洗い水と糞尿の総量は３ｍ３／日であり、ＢＯＤは８０００ｐｐｍであった。
上記曝気システムを稼動して得られた液肥と、処理前の液肥の原料（牛の糞尿）を、容量２リットルのプラスチック容器にそれぞれ１リットル入れ、約１時間後にヘッドスペースガスを測定した。結果を表３に示す。
なお、表中の「においセンサー値」の測定には、ポータブル型においセンサーＸＰ−３２９（新コスモス電機社製）を用いた。「においセンサー値」はベース値（測定室内空気）の５０を減じた値である。「快・不快度」は、表４に示す「９段階式快・不快度表示法」による値である。「ガス濃度」は検知管（ガステック社製）を用いた。ＮＤは不検出（変色なし）を示す。「臭気濃度」は３点比較式臭袋法による値である。３点比較式臭袋法とは、袋を三つ用意し、一つに採取してきた空気、残りの二つに無臭の空気を入れ、６人のパネラーにどれが採取してきた空気かを当ててもらう方法であり、採取してきた空気の濃度を徐々に薄めながら、区別がつかなくなるまで繰り返す方法である。なお、臭気強度と臭気濃度の間には、表５に示すような関係がある。
表３から分るように、本発明の方法で処理して得られた液肥は、各項目について極めて良好な結果を示しており、「臭質」の項に示したように、液肥のにおいは非常に薄く、殆どにおいを感じない程度（かすかにアンモニア臭を感じるが他のにおいは感じない状態）であった。
【００１６】
【表３】
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【表４】
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【表５】
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【００１７】
参考例
実施例１の対象となった牛舎に対し、サンインプレスのみを１日２回１分ずつ散布した場合と散布しなかった場合について、牛舎中央の床上２００ｍｍの所の空気をにおいセンサー（実施例１で用いたのと同じ）で測定した。結果を表６に示す。
【表６】
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【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】マイクロエアーの発生機構を模式的に示す図。
【図２】マイクロエアー曝気時間と溶存酸素量との関係を調べた結果を示す図。
【図３】牛舎に、糞尿回収溝を介して本発明の曝気システムを付設した例を示す図。（ａ）は正面からみた断面図、（ｂ）は平面図。
【図４】曝気槽を示す図。（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は右側面図。
【図５】サンインプレスの散布ノズルとその配管系統の概要を示す鳥瞰図。
【図６】サンインプレスの散布ノズルとその配管系統を示す平面図。
【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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