(57)【要約】【課題】豚の糞尿をボイラ燃料として有効に利用する方法を提供する。【解決手段】豚の糞尿の堆肥化工程を選別し、選別された堆肥化工程を経て堆肥化された堆肥をボイラ燃料として用いる豚の糞尿の利用方法。堆肥化工程は、豚の糞尿の固液分離工程を含むことができる。堆肥化工程は、豚の糞尿の固液分離工程の後段に、密閉縦型堆肥化装置における発酵工程を含むことができる。選別された堆肥は、含水率が４０％以下、塩素濃度が３５００ｐｐｍ以下、総発熱量が２５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
豚の糞尿の堆肥化工程を選別し、該選別された堆肥化工程を経て堆肥化された堆肥をボイラ燃料として用いることを特徴とする豚の糞尿の利用方法。
【請求項２】
前記堆肥化工程は、豚の糞尿の固液分離工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の豚の糞尿の利用方法。
【請求項３】
前記堆肥化工程は、前記豚の糞尿の固液分離工程の後段に、密閉縦型堆肥化装置における発酵工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の豚の糞尿の利用方法。
【請求項４】
前記選別された堆肥は、含水率が４０％以下、塩素濃度が３５００ｐｐｍ以下、総発熱量が２５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の豚の糞尿の利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、豚の糞尿の利用方法に関し、特に、豚の糞尿をボイラ燃料として有効に利用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、豚の糞尿は、発酵させた状態で肥料として利用するのが一般的である。この豚の糞尿の堆肥化には、種々の方法があり、大別すると堆積方式と撹拌方式に分けられる。前者には、堆肥舍や通気型堆肥舎で代表される堆肥舎タイプがある。後者には、開放型の発酵槽上部に撹拌機が走行する方式や、クレーン方式の切返し装置が走行し、堆肥材料を定期的に撹拌しつつ移動させる開放型タイプ、及び密閉された円筒状の発酵槽に材料を投入し、発酵槽の回転や内部の撹拌羽根によって材料が撹拌されながら堆肥化される密閉型タイプがある。
【０００３】
一方、特許文献１には、豚の糞尿等の家畜排泄物の有するエネルギーを有効利用するため、発酵・減容化した家畜排泄物を圧縮固形化し、定型に成形して発酵堆肥化物ペレットとし、該発酵堆肥化物ペレットを、需要に応じて肥料又は固形燃料として利用する技術が開示されている。また、特許文献２には、さらに家畜排泄物を燃料として積極的に利用する技術として、減圧条件下において一定温度の油中に家畜排泄物を浸漬し、その後搾油して固形物を得て、その固形物を助燃材として使用する畜糞の燃料化方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４２９８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１２１０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、豚の糞尿等の家畜排泄物がエネルギーとして利用され難い理由は、含水率及び塩素含有量が高いことにあった。例えば、豚舎等から排出される洗浄水や尿が混入している家畜排泄物は、含水率が８５〜９５％と高く、塩素濃度も乾燥ベースで２００００ｐｐｍ程度と高いものであった。
【０００６】
従って、このように高い含水率を有する家畜排泄物を燃料として用いると、燃焼時に発生する熱エネルギーが水分の蒸発潜熱に奪われ、エネルギーの有効利用を図ることが難しい。また、塩素含有量の高い家畜排泄物を燃焼装置に投入した場合には、この塩素成分によって燃焼装置が腐食したり、低融点塩素化合物が発生して配管等の様々な箇所で閉塞等のトラブルが発生する虞があった。
【０００７】
また、堆肥化したものであっても、含水率が４０〜６０％と高いため、例えば、ボイラに燃料として投入した場合、上述のように、燃焼時に発生する熱エネルギーが堆肥に含まれる水分の蒸発潜熱に奪われてしまい、燃料としてのエネルギーの有効利用を図ることが難しいという問題があった。さらに、堆肥中の塩素成分がボイラを腐食させるなどのトラブルが発生する虞もあった。
【０００８】
上記のようなことから、特許文献１、２などに開示されているように、従来、糞尿等の家畜排泄物は、最終的には脱塩素すると共に、乾燥・固形化して燃料として使用されている。そのため、設備、作業等のコストが必要となり、家畜排泄物のエネルギー源としての有効利用は滞りがちであった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、豚の糞尿をボイラ燃料として有効に利用する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記目的を達成すべく調査・研究を重ねた結果、堆肥化するにあたって豚の糞尿の固液分離を行った場合には、該糞尿に含まれる塩素又は／及び塩素化合物の大部分は液分として分離され、固形分の塩素濃度は著しく低減されたものとなること、及び堆肥化の発酵工程において密閉縦型堆肥化装置を用いた場合には、効率よく短期間で発酵乾燥が行われることから、含水率が低く、かつ有機物の減少が少ない高発熱量を維持した堆肥が得られること、堆肥化の方法によっては、含水率及び塩素濃度が低く、かつ総発熱量の高い堆肥が得られ、該堆肥は、そのままでも十分にボイラ燃料としての使用が可能であることを見出し、本発明を完成させた。
【００１１】
すなわち、本発明は、豚の糞尿の利用方法であって、豚の糞尿の堆肥化工程を選別し、該選別された堆肥化工程を経て堆肥化された堆肥をボイラ燃料として用いることを特徴とする。
【００１２】
上記豚の糞尿の利用方法において、前記堆肥化工程は、豚の糞尿の固液分離工程を含むことができる。
【００１３】
また、前記堆肥化工程は、前記豚の糞尿の固液分離工程の後段に、密閉縦型堆肥化装置における発酵工程を含むことができる。
【００１４】
さらに、前記選別された堆肥を、含水率が４０％以下、塩素濃度が３５００ｐｐｍ以下、総発熱量が２５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記した本発明に係る豚の糞尿の利用方法によれば、豚の糞尿の堆肥化工程を選別し、該選別された堆肥化工程を経て堆肥化された堆肥をそのまま燃料としてボイラに投入するものであるため、豚の糞尿をボイラ燃料として使用するにあたって、何ら新たな設備及び作業を必要とせず、豚の糞尿を有効に利用することができる。また、豚の糞尿を燃料としてボイラに投入するにあたって、この堆肥化工程を経た堆肥は、含水率及び塩素濃度が低く、かつ総発熱量が高いため、そのまま燃料としてボイラに投入してもボイラの運転に悪影響を及ぼす虞がない。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る豚の糞尿の利用方法の実施の形態について、詳細に説明する。尚、この実施の形態は、本発明の趣旨をより明確にするために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１７】
本発明に係る豚の糞尿の利用方法は、豚の糞尿の堆肥化工程を選別し、該選別された堆肥化工程を経て堆肥化された堆肥をボイラ燃料として用いるものである。
【００１８】
ここで、豚の糞尿を堆肥化するにあたっては、先の背景技術の項にも記載したように、大別すると堆積方式と撹拌方式に分けられ、前者には、堆肥舎や通気型堆肥舎で代表される堆肥舎タイプがあり、後者には、開放型堆肥化装置を用いた開放型タイプと、密閉型堆肥化装置を用いた密閉型タイプとがある。これらの種々のタイプの発酵工程に先だって、豚の糞尿の固液分離が行われる場合がある。
【００１９】
豚の糞尿を堆肥化するには、初期の水分が６０％程度であれば、そのまま上記発酵工程に送ることができる。豚舎の構造が、床に木材加工の際の副産物であるおが粉や籾（籾米）の最も外側にある皮の部分の籾殻などの敷料を敷き詰めるタイプである場合には、糞尿と敷料の混合物の初期水分は、上記６０％程度の場合が多く、混合物をそのまま用いることができる。また、水分が多い場合には、敷料を追加して水分を上記値に調整することができる。豚舎の構造が、床が簀の子式で糞尿混合物が簀の子下部より回収される方式の畜舎等では、糞尿はスラリー状で畜舍から排出されるため、固形分と水分をある程度分離しないと堆肥化することが困難である。そのため、上記発酵工程に先だって、固液分離機を用いた糞尿の固液分離が行われる。
【００２０】
本発明においては、この豚の糞尿の固液分離工程を経て堆肥化された堆肥を選別することが好ましい。これは、本発明者等が調査したところ、豚の糞尿の固液分離を行った場合には、該糞尿に含まれる塩素及び／又は塩素化合物の８〜９割程度は液分として分離され、固形分の乾燥ベースの塩素濃度は、２０００〜３０００ｐｐｍ程度と著しく低減されたものとなることが判明したためである。
【００２１】
固液分離機としては、スクリュープレス、ローラープレス、ベルトスクリーン、遠心脱水機等が用いられる。スクリュープレスは、スクリューと圧搾板により固液分離を行う方式で、円筒の一端のポッパーからスクリューにより原材料を圧入し、途中のケーシングに設けたスクリーンで液分を分離した後、他端から固形分を排出する装置である。ローラープレスには多くの形式のものがあるが、比較的簡単な構造のものとしてスクリーンをドラム状にして回転させ、その上に糞尿を流しローラで圧搾し、液分はドラムスクリーン内に流れ、固形分はドラムスクリーン外周表面に付着するため、ドラムの回転と共に掻き落とし板で取り除く形式のものがある。ベルトスクリーンは、スクリーンにベルト状に成型した織網の布ベルトを使用し、ローラの加圧力により糞尿を該布ベルト上において圧搾して固液分離を行うものである。本発明においては、これらのいずれの固液分離機を用いて豚の糞尿の固液分離を行ったものであってもよいが、該固液分離工程において、塩素濃度が乾燥ベースで３０００ｐｐｍ程度以下の固形分が得られるものを選別することが好ましい。
【００２２】
発酵工程には、上述のように種々の施設あるいは装置が用いられる。その内、堆積方式に大別される堆肥舎は、ショベルローダーなどの切返し装置を用いて切返しのみによって山積みに堆積させた家畜排泄物を好気的に分解・腐熟させて堆肥化する施設であり、処理期間は２〜３ヶ月と長い。通気型堆肥舎は、切返しだけでなく、ブロワーなどの通気装置を用いて強制的に通気を行って家畜排泄物を好気的に分解・腐熟させて堆肥化する施設である。この通気型堆肥舍を用いた場合には、上記堆肥舎に比して処理期間が短かくなるものの、それでも１〜２ヶ月程度の処理期間を必要とする。
【００２３】
一方、撹拌方式に大別され、開放型タイプの発酵を行う開放型堆肥化装置は、主として混合や移し換えによる切返しによって家畜排泄物を好気的に分解・腐熟させて堆肥化を促進する装置であり、上面が開放された発酵槽と、該発酵槽内の堆肥原料を撹拌・混合及び移送を行う切返し装置から構成される。この開放型堆肥化装置による処理期間は１５〜２５日程度である。
【００２４】
また、同じく撹拌方式に大別され、密閉型タイプの発酵を行う密閉型堆肥化装置には、縦型と横型の二つのタイプがある。密閉縦型堆肥化装置は、断熱材で覆われた円筒形の発酵槽を縦置きにした形で、該発酵槽は通常上下二段の槽に分かれ、上段の槽に堆肥原料を投入し、前もって残しておいた発酵材料と付設の撹拌装置によって混合・撹拌して発酵分解を促進させる。上下槽には回転する撹拌羽根が設けてあり、この撹拌羽根に付設された小穴から電気ヒーター又は排ガスと熱交換した温風、あるいは高圧送風機の圧縮空気による温風を通気して発酵・乾燥を促進させている。また、下段の槽には灯油バーナーが付設され、必要に応じてこれを燃焼させて槽内の材料の乾燥を図っている。撹拌され堆肥化が行われた堆肥原料は、発酵槽の下部から取り出される。一般的に、この密閉縦型堆肥化装置を用いた処理期間は１〜２週間程度と短かい。
【００２５】
一方、密閉横型堆肥化装置は、ロータリーキルン式とも呼ばれ、断熱材で覆われた円筒形の発酵槽を傾斜をつけて横にしたものである。攪拌は、発酵槽自体の回転と内部の固定撹拌羽根によって行う。逆に、発酵槽が固定され、内部の撹拌羽根が回転するタイプのものもある。傾斜を変えることによって発酵期間を変えることができるが、通常、投入された材料は回転撹拌されながら排出口へ５〜７日間かけて移動し、その間に空気と接触して堆肥化処理される。
【００２６】
尚、密閉型タイプの発酵を行う際にも、投入物の水分調整でおが粉、籾殻などを用いることがあるが、これら副資材は塩素の低減と熱量の増加が見込めるため、混合することが好ましい。これらは有価であることが多く、必要以上に農家で投入されることは少ない。
【００２７】
本発明においては、上記した種々の施設あるいは装置を用いた発酵工程の内、密閉型堆肥化装置を用いた発酵工程を経て堆肥化された堆肥を選別する。これは、本発明者等が調査したところ、密閉型堆肥化装置によれば効率よく短期間で堆肥原料の発酵乾燥が行われることから、含水率が３０〜４０％程度と低く、かつ有機物の減少が少ないことから総発熱量が３０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度以上の高発熱量を維持した堆肥が得られることが判明したためである。この密閉型堆肥化装置には、上述のように縦型と横型とがあり、いずれの密閉型堆肥化装置を用いて発酵を行ったものを選別してもよい。一般に横型の装置は煩雑で農家の導入例としては密閉縦型堆肥化装置が多い。
【００２８】
上述のように堆肥化工程を選別して得られた堆肥は含水率が４０％程度まで低下する。塩素濃度は発酵により有機物が減少するため、見かけ上塩素濃度が若干上昇するが、３５００ｐｐｍ程度以下と低く、総発熱量は２５００ｋｃａｌ／ｋｇ程度以上と堆肥の中では比較的高位の発熱量を有しているものとなる。尚、この堆肥は、好ましくは、含水率が３５％以下、塩素濃度が３０００ｐｐｍ以下、総発熱量が３０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上であり、より好ましくは、含水率が３０％以下、塩素濃度が２５００ｐｐｍ以下、総発熱量が３５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上である。
【００２９】
本発明においては、この堆肥化工程を選別して得られた堆肥を、車両、好ましくは天蓋付密閉車両によりボイラの近傍まで搬送し、該搬送した堆肥をそのまま燃料としてボイラに投入する。ここで、『そのまま』とは、『エネルギーを使用した積極的な乾燥、あるいは造粒装置等を用いた積極的な固形化、粒状化等を行うことなく。』と言う意味で使用しており、ボイラに投入する前の放置、搬送による自然乾燥、撹拌による流動化、他の原材料との混合等の操作までをも排除するものではない。
【００３０】
以上説明したように、本発明に係る豚の糞尿の利用方法によれば、豚の糞尿の堆肥化工程を選別し、該選別された堆肥化工程を経て堆肥化された堆肥をそのまま燃料としてボイラに投入するものであるため、豚の糞尿をボイラの燃料として使用するにあたって、何ら新たな設備及び作業を必要とせず、豚の糞尿を有効に使用することができる。また、豚の糞尿をボイラの燃料として使用するにあたって、選別された堆肥化工程を経て堆肥化された堆肥を選別することとしているため、含水率及び塩素濃度が低く、かつ総発熱量の高い堆肥を使用することとなり、そのまま燃料としてボイラに投入してもボイラの運転に悪影響を及ぼす虞がない。
【００３１】
［試験例］
以下、本発明を見出した調査結果及び試験例を記載するが、本発明は、何らこれらの調査結果及び試験例により限定されるものではない。
【００３２】
１．豚の糞尿由来の堆肥調査
豚の糞尿由来の堆肥について、その堆肥化工程の相違に基づく性状の差異を調査した。その調査結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2013181149.tif 000002
【００３４】
尚、堆肥の含水率の測定はJIS M 8812「石炭類及びコークス類−工業分析方法」で行い、塩素濃度の測定はエシュカ法で行い、総発熱量の測定はJIS M 8814「石炭類及びコークス類−ボンブ熱量計による総発熱量の測定方法及び真発熱量の計算方法」により行った。また、ボイラ燃料としての評価は、過去の種々の廃棄物を調整してボイラ燃料として用いた場合の試験結果に基づき、使用可能と判断されるものを『○』、使用不能と判断されるものを『×』と評価した。
【００３５】
２．堆肥のボイラ燃料としての使用試験
バイオマスボイラ（株式会社タカハシキカン社製ＫＴ−ＣＬ−６６０型）を用い、表２に示す物性を有する豚の糞尿由来の堆肥燃料と、木質チップとを、熱量換算ベースにおける内割置換で堆肥燃料を１０％混焼した。含水率等の測定方法は、上記と同様である。その結果、ボイラ排ガスの規制項目である、ばいじん、硫黄酸化物濃度及び窒素酸化物濃度について規制値を超過する値は認められなかった。また、同時に測定した排ガスの塩素濃度についても、大気汚染防止法の排出基準を下回り、臭気もシミュレーションの結果、問題のないことが判明した。
【００３６】
【表２】
2013181149.tif 000003