JP2005073542A - 動物排泄物を原料とする飼料ないし肥料の製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】 動物排泄物を光合成細菌により小規模で短時間に資化させて、増殖した光合成細菌を飼料ないし肥料として提供する。
【解決手段】 動物排泄物を含有微生物により処理して低分子化し、未分解固形物を濾過除去した濾液を殺菌処理して、これに光合成細菌を接種増殖させて光合成細菌液を取得する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、動物の高濃度排泄物（人の糞尿、牛、豚、鶏の糞尿）の高分子物質を含有微生物を用いて低分子化し、未分解固形分を濾過除去した濾液を殺菌処理して、これに前もって培養した光合成細菌を接種増殖させ、得られる光合成細菌液を飼料ないし肥料として利用する方法に関するものである。

現在まで行われている動物の排泄物の利用は、往時、人の糞尿については、金肥として利用した以外、家畜糞尿を１〜２か月バッ気処理したものを主として肥料として利用してきたが、人の糞尿は、国の助成による自治体による処理が行われ、家畜糞尿については、人の１５倍近い汚染度のため、経済的な処理法も確立されず、ましてやそれらの飼料化は殆ど行われていない現況である。

本発明は、動物の高濃度排泄物を光合成細菌の培地として利用し、小規模で短時間に有機物を資化させて、増殖した光合成細菌を家畜飼料あるいは有機質肥料とする方法を提供することを目的とするものである。

本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討を進めた結果、動物の高濃度排泄物は、ＢＯＤも数万ｐｐｍと高く、万人が忌避する汚物であり、栄養的にも表１に示すように低いもので、飼料ないし肥料としての価値が貧困であるが、光合成細菌の栄養に不可欠のビタミンＢ群が含有され、かつ、栄養的にバランスが良く、これを２日程度バッ気可溶化したＶＡ（揮発酸）約１５万ｐｐｍという高濃度有機性廃水を、無希釈で好んで処理可能な光合成細菌の培地として利用すれば、小規模で短時間に有機物を資化すると共に、増殖した光合成細菌を家畜飼料あるいは有機質肥料として利用可能であるとの知見に基づいて、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、動物排泄物をその含有微生物により処理して、蛋白質、脂肪、繊維、糖類等の含有高分子物質を低分子化し、未分解固形分を濾過除去した濾液を殺菌処理して、これに光合成細菌を接種増殖せしめて得られる光合成細菌液を飼料ないし肥料として用いることを特徴とする動物排泄物を原料とする飼料ないし肥料の製造法である。
この際、未分解固形分を濾過除去した濾液の殺菌処理は、次亜塩素酸ソーダ、超音波、γ線またはオゾンを使用して行うことが好ましい。

本発明によれば、高濃度動物排泄物の蛋白質、脂肪、繊維、糖類等の含有高分子物質を低分子化して、光合成細菌の培地とすることにより、小規模で短時間で光合成細菌を増殖させることができ、この光合成細菌液を飼料ないし肥料として使用することができる。

本発明においては、人の糞尿、家畜の糞尿の高濃度排泄物を、それぞれ含有する微生物を利用して、蛋白質、脂肪、繊維、糖類等の高分子物質を低分子化して、当初約１，５００ｐｐｍのＡＶを約２日間で約１５万ｐｐｍにまで完全可溶化した後、未分解固形分を１２０メッシュ篩分離等により除去して濾液を得る。
上記濾液を次亜塩素酸ソーダ、γ線、超音波あるいはオゾン処理して、濾液中の微生物を完全に殺菌し、光合成細菌の培地とする。
動物排泄物の組成は表２のとおりであり、糞尿の成分は表３のとおりである。また、豚の無希釈糞尿の可溶化によるＶＡの変化について示すと、表４のとおりである。

本発明に用いる光合成細菌は、５科に分類されているうちの有機資化性菌の３科の紅色無硫黄細菌科〔ロドスピリエーシエ(Rhodospirillaceae) 、エクトチオロドスピリエーシエ(Ectothiorhodospiraceae)、クロロフレキシエーシエ(Chloroflexaceae) 〕の菌株である。
この光合成細菌を増殖させるには、例えば、水道水１リットル中に無水酢酸ソーダ３ｇ、第１リン酸カリウム０．５ｇ、硫安０．８ｇ、硫酸マグネシウム０．２ｇ、食塩０．５〜２ｇ、酵母エキス０．０１ｇを溶解したもの１〜１．５リットルをガラス容器に入れ、前記の光合成細菌培養液（１ｍｌ中菌体個数５×１０⁹ 個）１００ｍｌを添加し、ｐＨ７〜７．５程度、水温２０〜２５℃の条件下で弱い通気攪拌培養を行い、約１週間〜１０日後、全液が１ｍｌ中２〜３×１０⁹ 個以上の増殖菌体を得ることができる。
光合成細菌の栄養組成を示すと表５のとおりである。

上記のようにして培養した光合成細菌を、前記の殺菌処理した濾液の無希釈でＢＯＤ１０，０００〜３０，０００ｐｐｍのものに接種し、光合成細菌を増殖させてＢＯＤ５００ｐｐｍ程度まで資化させる。このようにして増殖した光合成細菌液は、そのまま動物の飼料に用いるか、２００〜３００倍に希釈して有機肥料として利用することができる。
また、上記の光合成細菌液を放流するに場合は、さらに活性汚泥処理をして、許容値のＢＯＤ６０ｐｐｍ以下まで再浄化して放流する。
次に、本発明の実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。以下の実施例において使用した光合成細菌培養液と豚糞尿の可溶化無菌液は、次の製造例によるものである。

（光合成細菌培養液の製造例）
ロドスピリエーシエ(Rhodospirillaceae) 科のロドシュードモナス(Rhodoseudomonas) 属の１０菌株、ロドスピリラム(Rhodospiyillum)属の３株、エクトチオロドスピリエーシエ(Ectothiorhodospiraceae)科のエクトチオロドスピラー(Ectothiorhodospira)属の３株、クロロフレキシエーシエ(Chloroflexaceae) 科のクロロフレックス(Chloroflexus)属の２株、計１８株の純粋培養液各１リットルを、水道水１００リットル中に無水酢酸ナトリウム２５０ｇ、リンゴ酸ナトリウム５０ｇ、第１リン酸カリウム８０ｇ、硫安５０ｇ、硫酸マグネシウム２０ｇ、食塩１００ｇ、酵母エキス５ｇを溶解した培養液に接種し（２００リットル容ダイライトタンク使用）、ｐＨ７．５前後で緩い攪拌をしながら２０〜３０日培養を行い、さらに拡大培養を同様培地で行い、１ｍｌ中１×１０⁹ 個以上の菌体を含有する光合成細菌混合培養液を製造する。

（豚糞尿の可溶化無菌液の製造例）
豚糞尿を含有する微生物を利用して２〜３日バッ気処理し、含有成分の粗蛋白質、粗脂肪、粗繊維、糖類等の高分子物質を、酢酸等の有機酸類、アミノ酸類など低分子物質に分解可溶化する。可溶化の終わった低分子化合物は、未分解の固形分を１２０メッシュの振動篩で濾過し、さらに１〜２，０００ｐｐｍの次亜塩素酸ソーダで分解に役立った微生物を完全に滅菌して、豚糞尿の可溶化無菌液を製造する。

［実施例１］
１００リットル容のダイライトタンク３個を連結して並べ、左より第１槽、第２槽、第３槽とし、それぞれ散気管を置いてバッ気を可能にする。
第１槽に前記製造例による光合成細菌培養液５０リットルを入れ、さらに５０リットルの前記製造例による豚糞尿の可溶化無菌液〔ＢＯＤ値約３０，０００ｐｐｍ、ＴＯＣ（全有機性炭素として）約１５，０００ｐｐｍ〕を投入し、常温でＤＯ（溶存酸素）０．２〜０．４ｐｐｍになるように緩いバッ気処理を行い、第１日の作業は終わる。

次の日は、前記光合成細菌培養液２０リットルと前記豚糞尿の可溶化無菌液５０リットルを第１槽に投入する。第１槽より７０リットルは第２槽に入り、第１槽と同じ条件でバッ気処理する。第３日は、第１槽に第２日と同様な操作で光合成細菌培養液と豚糞尿の可溶化無菌液を投入する。これにより第１槽と第２槽は満杯となり、第３槽に４０リットル培養液が入る。第４日は、第１槽に光合成細菌培養液１０リットルと豚糞尿の可溶化無菌液５０リットルを投入し、これにより第１槽〜第３槽の全槽が満杯となる。
第５日は、第１槽に豚糞尿の可溶化無菌液５０リットルを投入し、第２槽より２０リットルを第１槽に返送し、第３槽から培養が終わり増殖した光合成細菌液を収穫し、豚の栄養強化に用いるか、２００〜３００倍に希釈して作物の微量添加物として用いる。第６日からは、前日と同様の操作を繰り返す。
正常運転による光合成細菌培養液と豚糞尿の可溶化無菌液のＴＯＣ変化を表５に示す。

光合成細菌はスタートの１．１×１０⁹ 個／１ｍｌより豚糞尿の可溶化無菌液のＴＯＣ１３，５００ｐｐｍ、ＶＡ１５，６００ｐｐｍを培地として、第１槽〜第３槽と増殖し、有機炭素の光合成細菌への転換効率を１０％とすれば、６日後の光合成細菌の収量は、菌体１ｇの炭素量０．５ｇで、１３，５００ｐｐｍから３３０ｐｐｍとなり、この１０％の約２．６ｇが増加するため、毎日３．６×１０⁹ 個／１ｍｌ濃度の光合成細菌を５０リットル得ることができる。
これは、家畜の飼料として用いれば、５０リットル中の固形分は５０リットル×３．６ｇ＝１８０ｇとなり、表５より計算すると、粗蛋白質で１１，７８１ｇ、粗脂肪で１，２９２ｇ、糖類として約３．６ｋｇの代替えが可能となり、それ以上のビタミンＢ群による栄養強化は最良の飼料として用いられる。同様に有機肥料としても予想以上の効果が期待できる。

［実施例２］
前記実施例１の方法を簡素化して、光合成細菌を１槽として行う実施例を挙げる。
光合成細菌は窒素固定バクテリヤで、脱窒素能もあり、特にリン酸の固定消費が大きく、窒素、リンの除去に悩む動物類糞尿処理には有効である。
１ｍ³ タンク２基を並列で連結し、それぞれＯＨＬ式ミキシング装置により通気を行った。また、光合成細菌培養液の菌体保持のため、比重０．５で多腔質のフヨーライトを用い、同様に活性汚泥菌保持にも用いた。

操作は先ず、光合成細菌培養液２００リットルと豚糞尿の可溶化無菌液２００リットルを１ｍ³ のタンクに投入し、ＤＯ０．２〜０．４ｐｐｍで緩いバッ気処理を行う。次いで、２日目からは豚糞尿の可溶化無菌液２００リットルのみを投入し合計６００リットルとなる。第３日、第４日それぞれ第２日目と同様に、豚糞尿の可溶化無菌液のみ２００リットルを投入し、光合成細菌培養槽は満杯となる。第５日からも前記と操作を繰り返し、活性汚泥槽に毎日光合成細菌処理の終わった液が流入される。活性汚泥タンクには１００リットル程度の活性汚泥を用意し、光合成細菌処理後のＴＯＣ５００ｐｐｍ（ＢＯＤとしても同じ）前後のものを５日程度かけて処理を行う。
勿論、光合成細菌処理の終わった液を飼料あるいは肥料に使用も可能であるが、放流の必要が生じたときは、活性汚泥処理による再浄化を行う必要がある。
次に、正常運転時の光合成細菌培養液と豚糞尿の可溶化無菌液の挙動を表７に示す。

Claims (2)

1. 動物排泄物をその含有微生物により処理して、蛋白質、脂肪、繊維、糖類等の含有高分子物質を低分子化し、未分解固形分を濾過除去した濾液を殺菌処理して、これに光合成細菌を接種増殖せしめて得られる光合成細菌液を飼料ないし肥料として用いることを特徴とする動物排泄物を原料とする飼料ないし肥料の製造法。
2. 濾液の殺菌処理を次亜塩素酸ソーダ、超音波、γ線またはオゾンを使用して行うことを特徴とする請求項１に記載の動物排泄物を原料とする飼料ないし肥料の製造法。