(57)【要約】【課題】Ｎ、Ｐ、Ｋのバランスが改善された液肥を製造することができる液肥の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の液肥の製造方法は、発酵原料をメタン発酵させて得られた消化液から液肥を製造する際に、消化液を固液分離してメタン発酵残渣を分離し、メタン発酵残渣を燃焼させて得られた灰を、メタン発酵残渣が分離された後の消化液に添加し、混合することを特徴とし、好ましくは、灰の添加により、液肥のリンを補填することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発酵原料をメタン発酵させて得られた消化液から液肥を製造する際に、
前記消化液を固液分離してメタン発酵残渣を分離し、
前記メタン発酵残渣を燃焼させて得られた灰を、前記メタン発酵残渣が分離された後の前記消化液に添加し、混合することを特徴とする液肥の製造方法。
【請求項２】
前記灰の添加により、前記液肥のリンを補填することを特徴とする請求項１記載の液肥の製造方法。
【請求項３】
前記発酵原料が、糞尿、敷料、エネルギー作物、残飼、食品残渣、農作物残渣、汚泥から選ばれた１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の液肥の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ、Ｐ、Ｋのバランスが改善された液肥の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、メタン発酵後の消化液を液肥として利用する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５３８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
飼料作物用の一般的な肥料として、例えば窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）及びカリウム（Ｋ）の濃度がすべて８％であり、含有比率が１：１：１であるもの等が用いられている。
【０００５】
しかるに、特に糞尿や敷料を含む有機性廃棄物をメタン発酵した場合、得られる消化液のＮ、Ｐ、Ｋのバランスを見ると、Ｐが不足する傾向があることがわかった。
【０００６】
市販のＰ成分を添加する手法では、コスト高となる問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、Ｎ、Ｐ、Ｋのバランスが改善された液肥を製造することができる液肥の製造方法を提供することにある。
【０００８】
また本発明の他の課題は、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】
【０００９】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１０】
（請求項１）
発酵原料をメタン発酵させて得られた消化液から液肥を製造する際に、
前記消化液を固液分離してメタン発酵残渣を分離し、
前記メタン発酵残渣を燃焼させて得られた灰を、前記メタン発酵残渣が分離された後の前記消化液に添加し、混合することを特徴とする液肥の製造方法。
【００１１】
（請求項２）
前記灰の添加により、前記液肥のリンを補填することを特徴とする請求項１記載の液肥の製造方法。
【００１２】
（請求項３）
前記発酵原料が、糞尿、敷料、エネルギー作物、残飼、食品残渣、農作物残渣、汚泥から選ばれた１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の液肥の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｎ、Ｐ、Ｋのバランスが改善された液肥を製造することができる液肥の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の液肥の製造方法を実施するための液肥の製造システムの一例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の液肥の製造方法は、発酵原料をメタン発酵させて得た消化液から液肥を製造する。その際、消化液を固液分離してメタン発酵残渣を分離回収する。固液分離手段は、格別限定される訳ではないが、例えば脱水機等が用いられる。
【００１６】
前記メタン発酵残渣を必要により乾燥し、燃焼させて得られた灰の一部又は全部を、メタン発酵残渣が分離された後の前記消化液に添加・混合することにより、灰入りの液肥を製造できる。
【００１７】
前記灰の添加により、前記液肥で不足しているリンを補填することは好ましいことである。前記発酵原料が、例えば糞尿、敷料、エネルギー作物、残飼、食品残渣、農作物残渣、汚泥から選ばれた１種又は２種以上を含む場合には、メタン発酵して得られる消化液には、Ｐ（リン）が不足し易い。前記灰が添加された液肥は、不足分のＰが補填され、例えばＮ、Ｐ、Ｋが１：１：１に近づき、Ｎ、Ｐ、Ｋバランスが改善される。
【００１８】
詳述すると、上述した発酵原料、特に糞尿及び敷料を少なくとも含む発酵原料は、消化液が固液分離されて得られたスラリーを液肥として利用する場合に、リンが不足していることが実験的に確認されている。そして、その消化液から分離された固形分が燃焼されて得られた灰は、不足しているＰを含むがゆえに、その灰を消化液に混合すると、Ｐが補填され、例えばＮ、Ｐ、Ｋが１：１：１に近づき、Ｎ、Ｐ、Ｋバランスが改善される。
【００１９】
上述したように発酵原料には糞尿及び敷料が含まれることが好ましい。敷料としては、家畜等の飼育スペースに敷かれて用いられた使用済み敷料が好適であり、稲や小麦等のようなイネ科植物の茎を乾燥させた藁からなるものを好ましく挙げることができる。糞尿としては、例えば、牛、豚、馬等の動物の糞尿を好ましく例示できる。発酵原料が、糞が付着した状態の敷料を含有することは、特に好ましいことである。
【００２０】
また、発酵原料がエネルギー作物を含有することも好ましいことである。
【００２１】
エネルギー作物としては、例えば、イネ科、アオイ科、ミズアオイ科、アブラナ科、ヒユ科等の草本バイオマスを好ましく例示できる。イネ科の草本バイオマスとしては、例えば、ネピアグラス、サトウキビ、ギニアグラス、サトウキビ、バミューダグラス、ペレニアルライグラス、ソルガム、とうもろこし（実の部分以外）、イネ、エンバク、スイッチグラス、ジャイアントミスカンサス、エリアンサス等を好ましく例示できる。アオイ科の草本バイオマスとしては、例えばケナフ等を好ましく例示できる。ミズアオイ科の草本バイオマスとしては、例えばホテイアオイ等を好ましく例示できる。アブラナ科の草本バイオマスとしては、例えば菜種等を好ましく例示できる。ヒユ科の草本バイオマスとしては、例えばてん菜等を好ましく例示できる。
【００２２】
更にエネルギー作物に関しては、“エネルギー作物としてのススキ属植物への期待”（北海道大学、山田敏彦、日本草地学会誌、５５（３）：２６３−２６９、発行日２００９年１０月）を参照できる。
【００２３】
エネルギー作物として例えば牧草等を用いることも好ましいことである。
【００２４】
次に、図面を参照して本発明を実施するための形態について更に詳しく説明する。
【００２５】
図１は、本発明の液肥の製造方法を実施するための液肥の製造システムの一例を示す図である。
【００２６】
ここでは、発酵原料が糞尿及び、糞が付着した状態の敷料を含有する場合について説明する。発酵原料は、消化液添加工程１に導入される。ここでは、発酵原料の水分含有量の調整が行われる。例えば、発酵原料に、後述する消化液等を混合し、撹拌することによって、水分含有量の調整を行うことが好ましい。
【００２７】
水分含有量の調整が行われた発酵原料は、固形分とスラリーを含み、固形分には敷料を含む。これらの原料は第１の固液分離工程２に導入され、敷料を含む固形分と、糞尿や有機物含有廃液等からなるスラリーとに分離される。
【００２８】
固形分は、破砕工程３に導入される。ここでは、敷料を破砕して、断片化する。例えば、発酵原料が、糞が付着した状態の敷料を含有する場合、上述した固液分離により、敷料から糞が剥離されるため、敷料の破砕効率を向上することができる。
【００２９】
断片化された敷料を含む固形分は、混合工程４に導入され、第１の固液分離工程２で分離されたスラリー分と混合される。
【００３０】
混合工程４を経た発酵原料は、メタン発酵工程５に導入される。ここでは、発酵原料をメタン発酵し、消化液を生成する。かかるメタン発酵に伴って発生するバイオガスを回収する。
【００３１】
断片化された敷料は、メタン発酵に際してメタンガスの生成に好適に寄与するが、完全に分解されることはなく、断片としての形状をとどめる。
【００３２】
メタン発酵後の消化液は、第２の固液分離工程６に導入される。ここでは、消化液からメタン発酵残渣を分離する。メタン発酵残渣は、発酵処理された敷料を含有している。
【００３３】
メタン発酵残渣が分離された消化液は、殺菌工程７に導入し、殺菌処理を施すことも好ましい。殺菌処理としては、加熱殺菌が好適に用いられる。
【００３４】
また、メタン発酵残渣が分離された消化液の一部は、上述した消化液添加工程１に返送され、発酵原料の水分含有量の調整に用いることができる。
【００３５】
一方、第２の固液分離工程６で得たメタン発酵残渣は、乾燥工程８に導入される。ここでは、メタン発酵残渣に含まれる水分を蒸発させて乾燥する。
【００３６】
乾燥工程８において乾燥されたメタン発酵残渣は、成形工程９に導入される。ここでは、メタン発酵残渣を圧縮成形等により成形する。メタン発酵残渣を、例えば、ペレット燃料等に成形することが好ましい。発酵処理された敷料は、燃料としての機能に優れる。成形工程９は適宜省略することができ、直接燃焼工程１０に供されてもよい。メタン発酵残渣の燃料としての保存性や取扱い性を高める観点では、成形工程９による成形を行うことが好ましいが、これに限定されない。
【００３７】
また、乾燥工程８において乾燥されたメタン発酵残渣の一部は、敷料として回収することもできる。即ち、発酵処理された敷料は、敷料として好適に再利用することもできる。
【００３８】
乾燥工程８または成形工程９を経たメタン発酵残渣は、燃焼工程１０に導入される。ここでは、メタン発酵残渣を燃焼して灰を生成する。
【００３９】
本発明では、回収した灰を、メタン発酵残渣が分離された後の消化液に添加することにより、得られる液肥のＮ、Ｐ、Ｋバランスの調整を行う。
【００４０】
また、燃焼工程１０での燃焼により発生する熱を回収することは好ましいことである。メタン発酵残渣に含有される発酵処理された敷料は、上述したメタン発酵に際して一部が分解されているが、十分な燃焼熱を発生することができる。そのため、これを燃焼させることによって、多くの熱を回収することができる。
【００４１】
回収した熱を利用して、前述の液肥の加熱殺菌を行うことも好ましい。図示の例では、回収した熱を利用して、殺菌工程７における加熱殺菌を行うようにしている。また、回収した熱を利用して、該液肥の水分を蒸発させて濃縮を行うこともできる。燃焼により発生する熱は高温であるため、上述した加熱殺菌や濃縮に好適に利用できる。
【００４２】
更に、図示するように、燃焼工程１０での燃焼により発生する熱を回収し、乾燥工程８でのメタン発酵残渣の乾燥のための熱源として利用することもできる。またメタン発酵工程５の加温のための熱源として利用することもできる。このように燃焼工程１０での燃焼により発生する熱は当該システム内において多目的に利用できる。
【実施例】
【００４３】
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。
【００４４】
（実施例１）
図１に示した液肥の製造システムを用いて、液肥の製造を行った。
【００４５】
なお、以下の説明において、具体的な収支バランスは、発酵原料１００ｔを処理する場合を基準とする。
【００４６】
まず、糞が付着した状態の敷料を含有する発酵原料１００ｔを、消化液添加工程１に導入した。消化液添加工程１において発酵原料１００ｔを消化液８５ｔで希釈した。
【００４７】
次いで、希釈後の発酵原料１８５ｔを、第１の固液分離工程２に導入し、洗浄水２．５ｔを使用しながら、固液分離を行った。これにより、敷料を含む固形分と、スラリー分とを得た。
【００４８】
敷料を含む固形分は、破砕工程３に導入して断片化した。断片化された敷料は、混合工程４に導入され、第１の固液分離工程２で分離されたスラリー分と混合した。
【００４９】
混合工程４を経た発酵原料を、メタン発酵工程５に導入した。ここでは、発酵原料をメタン発酵し、４ｔのバイオガスを回収した。かかる発酵に伴って消化液１８３．５ｔを得た。
【００５０】
メタン発酵後の消化液１８３．５ｔを、第２の固液分離工程６に導入し、メタン発酵残渣３２ｔと、メタン発酵残渣が分離された消化液１５１．５ｔとに分離した。メタン発酵残渣は、発酵処理された敷料を含有している。
【００５１】
メタン発酵残渣が分離された消化液の一部８５ｔは、上述した消化液添加工程１に返送した。
【００５２】
残りの消化液６６．５ｔは殺菌工程７に導入し、殺菌処理を施した。
【００５３】
一方、第２の固液分離工程６で得たメタン発酵残渣３２ｔは、乾燥工程８に導入され、水分を蒸発させて乾燥することにより、１４ｔになった。
【００５４】
一部の乾燥されたメタン発酵残渣を敷料（２ｔ）として回収した。残りのメタン発酵残渣１２ｔを成形工程９に導入し、ペレット状に成形した。このペレット状のメタン発酵残渣１２ｔを、燃焼工程１０に導入して燃焼し、灰２．２ｔを得た。
【００５５】
得られた灰２．２ｔを、上述した消化液６６．５ｔに添加することにより、得られる液肥６８．７ｔのＮ、Ｐ、Ｋバランスの調整を行った。消化液、灰、及び灰添加後の消化液（液肥）におけるＮ、Ｐ、Ｋバランスを表１に示した。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
＜評価＞
表１に示すように、調整前の消化液は、窒素及びカリウムに対して、リンの含有量が比較的小さい。
【００５８】
一方、発酵原料をメタン発酵させた後のメタン発酵残渣を燃焼させて得た灰は、リンを多く含んでいる。
【００５９】
前記消化液に前記灰を添加した調整後の液肥は、リンの不足が補填され、窒素、リン及びカリウムの各含有量（／重量）の比率（Ｎ、Ｐ、Ｋ）が、調整前と比較して１：１：１に近づくことがわかる。
【００６０】
即ち、調整前の消化液における窒素、リン及びカリウムの各含有量間の標準偏差は、４２．９であるのに対して、灰添加後の液肥における窒素、リン及びカリウムの各含有量間の標準偏差は、４１．５であり、ゼロに近づいている。
【００６１】
得られた液肥における窒素、リン及びカリウムの各濃度（−ｗｅｔ）は、０．１０重量％、０．１２重量％及び０．２３重量％であった。
【符号の説明】
【００６２】
１：消化液添加工程
２：第１の固液分離工程
３：破砕工程
４：混合工程
５：メタン発酵工程
６：第２の固液分離工程
７：殺菌工程
８：乾燥工程
９：成形工程
１０：燃焼工程
【図１】
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