畜産環境技術情報
軽石を充填した低コストな脱臭装置
群馬県畜産試験場＊現＊＊＊

山田正幸 、三枝孝裕 、高橋朋子、鈴木睦美

群馬県農業技術センター

1 はじめに＊＊財団法人群馬県産業支援機構

2 農家の求める装置とするために「家畜排せつ物法」後の畜産環境の主要課題は、開発する技術は、畜産農家からみて導入したくなる「堆肥活用した環境保全型農業の展開」と「悪臭対策」ものである必要がある。もう少し具体化すると、①能である。

力を発揮できる、②維持管理が難しくない、③設置費

悪臭対策については、表 1 に示したように場面毎にや維持費が安いの 3 課題をクリアすることである。こ

対応技術が開発されていたり、開発途上にある。確実れらの判断基準から既存法を検討し、身近に存在するな悪臭対策を行うためには、悪臭の発生状況に対応し低コストな資材を担体とした新たな微生物脱臭技術をた表１のいくつかの対策を組み合わせて実施すること開発することにした。

が効果的と考えられている。例えば、低蛋白飼料、速発酵装置から発生する処理すべき臭気はアンモニアやかな除ふん、酸化的なふんの発酵と脱臭、境界に生である。この微生物脱臭ではアンモニアを微生物によ垣等の組み合わせ対策が考えられる。

り硝酸に酸化することで脱臭する。高性能化のためには、脱臭槽内のこの細菌の密度を高く維持することで⴫㪈䇭ਥ䈭ᖡ⥇ኻᔕᛛⴚ႐㕙䇭ᛛⴚฬ㘺ᢱ䊶ૐⰮ⊕㘺ᢱ⇓⥢䊶⣺ౝⅣႺ೙ᓮ

ある。そこで、独立栄養で増殖速度が遅く、固体表面に付着して生活することを好むこの細菌の生活スタイルを満足させることのできる担体を充填すること、ま䇭䋨ൻว‛䇮ᓸ↢‛䋩䈸䉖䈱⊒㉂Ⴚ⇇たその担体は身近に多量に存在するがゆえに安価であ䊶㒰䈸䉖䊶⣕⥇䊶ੇ῎ଦㅴ䊶ᓸ↢‛೙ᓮ䊶⣕⥇䊶↢၂

ることを基準に候補を探す調査を行い、軽石を選択した。
十分に湿らせた軽石は、表２のように容積比重が0.8程度で水よりも軽い。この状態で全容積の約半分䇭䋨⥇᳇✭๺䈫䉟䊜䊷䉳䉝䉾䊒䋩が気相（粗大孔隙）で空気を通しやすい。水分を保持する微細孔隙（液相）が30％程度存在し、臭気のアンモニアを溶解して除去するとともに固体表面で活動大きな効果を期待できる単独技術は脱臭のみであり、その他の技術は現時点では軽減策的な位置づする微生物への水分供給に優れている。

けである。ところが、脱臭技術も畜産農家が導入で䇭⴫䋲䇭シ⍹䈱ਃ⋧ಽᏓ⾗᧚☸ᓘਃ⋧ಽᏓ㩿㩼㪀㩿㫄㫄㪀࿕⋧ᶧ⋧᳇⋧シ⍹㪌䌾㪈㪇㪉㪈㪅㪈㪊㪈㪅㪋㪋㪎㪅㪌㪌䌾㪉㪇㪉㪈㪅㪐㪉㪌㪅㪊㪌㪉㪅㪏

きる程度に確立されたものは見あたらない状況が続いており、悪臭は相変わらず公害的側面が強いままである。

㪁᷹ቯ䈲᳓ᶐᓟ䈮㊀ജ᳓ឃ㒰䈚䈩ⴕ䈦䈢䇯

畜産環境のこの状況を打破し、確実な臭気対策を可ኈⓍᲧ㊀䋨ḨẢ䋩㪇㪅㪏㪈㪇㪅㪎㪈

能にするためには、質と量の異なる臭気発生源である装置の設置に必要な面積を少なくするためには充畜舎と発酵施設の二つについて２タイプの簡易低コス

填厚を大きくすることが考えられるので、充填厚と送ト脱臭技術を開発することが必須である。ここでは群

風抵抗の関係を脱臭槽設置の場合に予想される0.5〜

馬県が開発を進めてきた発酵施設向けの脱臭技術につ2 mの範囲で、三相分布と同様に最大湿潤状態のものいて述べる。

について調べ、図２に示した。5 〜10mmのものも5〜20mmのものも、各充填厚について送風量の増加につれて２次関数で示すことができたが、5 〜10mmの9畜産環境技術情報度になるように希釈し、毎分10m3を送風した。脱臭Ϭ͘ϴ

槽の下部は軽石を湿潤状態に維持するために散布すϭ͘Ϭŵ

る循環水の貯留場所として利用し、連結させた循環Ϯ͘Ϭŵ㪊㪇㩷Ϭ͘ϰシ⍹ᮏᣇ㕙᷷ᐲ㩿㷄䋩ᛶ᛫䋨ŬWĂ䋩

Ϭ͘ϲ

Ϭ͘ϱŵ

Ϭ͘ϮϬ͘ϬϬϱϭϬϭϱϮϬϮϱㅍ㘑㊂䋨ŵϯͬŵϮͬŵŝŶ䋩㪉㪇㩷㪈㪇㩷ኻ╷೨࿑䋱 シ⍹䈱లႯෘ䈫ㅍ㘑ᛶ᛫䋨䋵䌾䋲䋰ŵŵ䋩

ኻ╷ᓟ

㪇㩷

ものは 5 〜20mmのものに比べ各送風量の段階での抵㪄㪌㩷

抗の値は２倍程度であった。このことから、高濃度で㪌㩷㪈㪌㩷㪉㪌㩷

ᄖ᳇᷷䋨㷄䋩࿑䋴 ᷷ᐲૐਅ㒐ᱛኻ╷೨ᓟ䈱シ⍹ᮏ⴫㕙᷷ᐲ

送風量の少ない処理を行う密閉型発酵装置などの場合
㪊㪇には粒径の細かい軽石を、低濃度で送風量の大きい処㫐㩷㪔㩷㪇㪅㪏㪌㩷㫏㩷㪂㩷㪐㪅㪌㪉㩷㪩㫨㩷㪔㩷㪇㪅㪍㪎㩷

理を行う開放型発酵装置などの場合には粒径の大きなᏗ㉼ⓨ᳇᷷ᐲ

軽石を選択することとした。

3 実証する㪉㪇㪈㪇ᄖ᳇䈪Ꮧ㉼䈱ᤨ（１）高濃度対応型
㪇

ビニルハウスで覆う、ハウス内空気を希釈に再利用する。
ȓȋȫȏǦǹưᙴƏŴȏǦǹϋᆰൢǛࠎ᣷ƴϐМဇƢǔŵ

㪄㪌㪇

㪌

㪈㪌

㪉㪇

㪉㪌

࿑䋵 ಣℂⓨ᳇䉕Ꮧ㉼䈮ౣ೑↪䈚䈢႐ว䈱ലᨐȐ ǿ ࡰ ブロアȖȭǢฆ ӳ ಺ バタ弁混和槽

᠉ჽ

㪈㪇

ᄖ᳇᷷

૝൦‫ط‬ȓᣐሥ
散水塩ビ配管水タンクから散水用の水をくみ上げた。散水量は軽B

石の保持する水を 1 日で交換できる量とし、30分サブロア
ȖȭǢ
௚Ө
架台

イクルの2 分間で散水した。送風は散水中も連続でコンクリー
ト枠
ǳȳǯȪȸȈ
௒

上水位
ɥ൦ˮ
ɦ൦ˮ
下水位
ࣅ࿢൦ǿȳǯ
循環水タンクP൦ࣅ࿢ȝȳȗ
水循環ポンプ行った。
運転は2004年 4 月に開始し、図４に示したように㜞Ớᐲኻᔕဳታ⸽ⵝ⟎䈱᭴ㅧ䋨┙㕙䋩㩷㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷 㩷図2㩷 㩷 㩷 㩷 ࿑䋲㩷
高濃度対応型実証装置の構造（立面）

㪎㪇㩷᷷ᐲ

㪍㪇㩷

ㅍ㘑㪥㪟㪊㪆㪈㪇

順調な結果が得られた。装置は露天の状態であった

ಣℂᓟ㪥㪟㪊

㩷

ために冬に向かっての気温の低下の影響を受け、図㩷

４の対策前のように送風条件の変更のみでは脱臭槽

㩷㪌㪇㩷
㪋㪇㩷
㪊㪇㩷

㩷の温度低下を防げず中心部でも10度程度、軽石の表

㩷

面では 5 度程度まで低下してしまい、処理後にアンモ㩷㪉㪇㩷㪈㪇㩷㸡ㅍ㘑㊂⺞▵㸡ㅍ㘑㊂⺞▵㸡ㅍ㘑㊂⺞▵㪊㪆㪈㪋㪉㪆㪈㪉㪈㪆㪈㪊㪈㪉㪆㪈㪋㪈㪈㪆㪈㪋㪈㪇㪆㪈㪌㪐㪆㪈㪌㪏㪆㪈㪍㪎㪆㪈㪎㪍㪆㪈㪎㪌㪆㪈㪏㪇㩷㪋㪆㪈㪏

ニアが高濃度に存在するようになった。この対応策

㩷㸡䊊䉡䉴䈎䈔䇮ឃ᳇䉕ౣㅍ㘑㩷として脱臭槽全体を簡易ビニルハウスで覆った。こ㩷のときのハウス内空気は図５のように外気に比べ10㩷⣕⥇ᚑ❣䋨㜞Ớᐲኻᔕဳ䋩
図3 ࿑䋳
脱臭成績
（高濃度対応型）

度近く温度が高く、かつ酸素濃度は空気とほぼ同程

図２に示したような構造の軽石を充填した脱臭槽

度なので、これを希釈用に再利用する方法をとった。

を設置し、密閉型発酵装置から発生する臭気の脱臭

この結果、図４の対策後のように脱臭槽の温度は上を試みた。装置を概略すると脱臭槽は面積10m で 5昇し、それに伴って脱臭に能力も回復した。その後、〜10mmの軽石を1mの厚さで充填してある。発酵装

現在まで継続利用しているが大きな問題は発生せず、置からは1000〜2000ppmのアンモニアを含む臭気が能力を発揮している。

2発生するが、混合槽で外気により日平均で400ppm程10畜産環境技術情報（２）低濃度対応型型発酵装置にも対応可能である。軽石は通気性と保装置の基本構造は高濃度対応型と同様である。

水性に優れる無機系の多孔質であることから、アン軽石の粒径は 5 〜20mmを利用し、充填厚は0.5mとしモニア酸化細菌の集積培養に好適な環境を作り出せるた。発酵槽は長さ62 m、幅 6 m、堆積高さ1.5mであと考えられるため、一日に充填量 1 m3当たり400g程り、乳牛ふんを戻し堆肥主体で水分調整した堆積物度のアンモニア性窒素を処理することができた。さら1m 当たり毎分70Lの送風を行い、攪拌は週 1 回往復に、最初の実証装置も連続 5 年使用でも充填資材のさせるのみとし約 1 ヶ月の発酵をさせる施設である。

軽石に変化がおきないことから、長期間の使用に耐

この発酵槽は長さ62m、幅10m、高さ 6 mの、扉で締えると考えられる。また、軽石は地域資源として豊め切ることのできる建物で覆われている。その屋根下

富に県内に埋蔵され篩い分けするだけで利用可能なから臭気を吸引し送風した発酵槽の排気はアンモニため、処理が必要なロックウール等と比較して数分のア濃度が20ppm程度であり、この排気を直接脱臭槽一の価格で利用できる。これらの特徴により装置は高性に送風した。脱臭槽は面積50m で、送風量は毎分能化と低コスト化を同時に達成できることから、畜産400m とし、散水や送風は高濃度対応型と同様に設定農家でも導入可能になると推測される。

323

生物処理であるから、微生物活性の高い状態に維持した。なお、低温対策は脱臭槽のブルーシート被覆のすることが求められる。この点からすると、厳密にはみとした。
ϭϬϬつめてないが、高濃度対応型ではアンモニア濃度を

ϯϬ

ಣℂ೨
ಣℂᓟ
᷷ᐲ

400ppm以下とすること、冬期対策として脱臭槽に何らかの覆いをして温度低下を防ぐことである。また、
᷷ᐲE,ϯ;ƉƉŵͿϮϬϱϬ

発酵槽の排気の水蒸気飽和度が高いため循環水量ϭϬ対応が求められる。なお、循環水量の増減は脱臭槽の水蒸気の収支により説明できると考えられるので、希ϯͬϭϯϮͬϮϴϮͬϭϰϭͬϯϭϭͬϯϭͬϭϳϭϮͬϲϭϮͬϮϬϭϭͬϴϭϭͬϮϮϵͬϮϳϭϬͬϮϱϵͬϭϯϭϬͬϭϭϴͬϮϴͬϯϬϴͬϭϲϳͬϱϳͬϭϵϲͬϳϲͬϮϭϱͬϮϰϱͬϭϬϰͬϮϲϰͬϭϮϯͬϭϯͬϮϵϯͬϭϱϮͬϭϮͬϭϱϭͬϰϭͬϭϴϬϭϮͬϮϭϬ

が増加しやすいので、循環水の処分方法も含めての釈空気の割合を高め、槽から出て行く水蒸気量を増加࿑䋶 ⣕⥇ᚑ❣䋨ૐỚᐲኻᔕဳ䋩させることも対応の一つである。低濃度対応型では開図６に示したように、2006年の12月よりデータを放型発酵槽を想定しているので、まず発酵槽の建物に回収したが、冬期の低温により能力の発揮は温度が上臭気を回収できるような改造が必要となる。また、昇する 4 月以降にずれ込んだ。送風した臭気のアンモ処理空気量を少なくすることと冬期の温度低下回避を

ニア濃度は攪拌時には100ppmをこれる場合もある

含め、処理対象空間（空気）をできるだけ少なくするが、それ以外の場合には20ppm程度であった。このことである。簡易であれ冬期対策が必要である。給水ような臭気に対してこの装置は十分な脱臭能を示し、装置については、密閉型発酵槽に設置し循環水の増加

装置通過後にはアンモニアはほとんど検出されなが予想される場合には必須ではないが、開放型発酵槽かった。また、循環水のｐHは酸性化しており装置のに設置する場合には循環水量の減少がおきるので必脱臭能は負荷量に対して十分にあることが伺えた。こ須となる。のような状態で2007年の冬を迎え、温度低下により一連の技術開発のうちの高濃度対応型までは財団法アンモニア酸化能は停止していると想像される状況と人畜産環境整備機構の簡易低コスト家畜排せつ物処理なり、循環水のｐHも次第に上昇したが、ごく低濃度施設開発普及促進事業により、低濃度対応型は独立行のアンモニアを 2 月の一時期に処理後に検出しただけ

政法人科学技術振興機構の地域結集型研究開発プログであった。

ラムにより実施したものである。基礎部分は特許出願してある（特願2004−266142）。また、木戸株式会社（前橋市）、群立機器株式会社（前橋市）、株式会社岡

4 まとめ田製作所（館林市）、日環エンジニアリング株式会社（桶川市）、中部エコテック株式会社（名古屋市）と実以上に述べてきたように、この脱臭方法はアンモニ施の許諾契約を結んでいる。

ア濃度の高い密閉型発酵装置にも、濃度の低い開放11