JP2006212612A

JP2006212612A - 複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法を用いた養豚糞尿分解消失処理方法

Info

Publication number: JP2006212612A
Application number: JP2005058146A
Authority: JP
Inventors: Yasutoshi Takashima; 康豪高嶋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-17

Abstract

【課題】従来の科学技術では、余剰汚泥の発生、定期的なバルキング、キャリーオーバー、悪臭・アンモニア性窒素の発生をなくすこと、処理水内の大腸菌、雑菌、フザリウム、糸状菌等の有害菌（腐敗菌）類を抑制し、塩素殺菌しない環境汚染を伴わない養豚廃液の分解消失処理が課題である。
【解決手段】上記課題を達成するために、本発明は、複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法を用いて、処理槽内の酸化・変敗・腐敗を止め、すべての好気性及び嫌気性フザリウム属菌群（酸化性細菌群）を抑制し、沈殿槽において固形発酵を起こさせることで、複合微生物の循環サイクルを起こさせ、微生物に代謝・共代謝・複合代謝作用を起こさせ、養豚の糞尿に対する分解菌、分解酵素を現生、発現させ分解消失処理を実現するものである

Description

発明の詳細な説明

本発明は、畜産・養豚糞尿の微生物学的処理に関する。

従来は、標準活性汚泥法、ないしそれにいわゆる高度処理技術を付加して処理しているとするが、単なる固液分離に過ぎず、固形物を余剰汚泥として別途陸上処分（埋立、貯留、焼却、コンポスト化等）あるいは海洋投棄処分を行っているのが現状である。

発明が解決しようとする課題

上記のような従来の技術では、フザリウム（酸化性細菌）、糸状菌等腐敗菌の発生を防ぐことができず、定期的なバルキング、キャリーオーバーを免れず、また、処理水にもフザリウム、大腸菌、病原菌、雑菌等が含まれるため、殺菌のため、塩素を投与せざるを得ず、塩素と残存有機物が反応して、環境を汚染する有機塩素化合物が生成されてしまい、浄化した処理水を河川等の環境に戻しているとはいえない状況である。また、余剰汚泥の処理も海洋汚染、大気汚染、土壌汚染を引き起こしているのが現状である。さらに、有機固形物（糞）・超高濃度有機廃液（糞尿）には有害なアンモニア性窒素が高濃度に含まれ、従来の科学技術ではアンモニア性窒素の分解消失は不可能で、豚舎及び廃液処理場の悪臭の元になっており、生産者の衛生工学上の問題や周辺に与える悪影響は勿論、地球温暖化の一原因ともなっている。特に糞・尿の同時処理では、糞中の窒素分はほとんどタンパク質であるのに対し、尿中の窒素は、尿素として存在しており、アンモニア化が促進され、強烈な悪臭を発生させるため、従来の科学技術ではこの悪臭を抑制することも不可能であった。

そこで期待されているのは、養豚糞尿に対する分解菌であるが、このようなシングルセルモノカルチャーの考え方では、それは数％分解した程度のレベルであって、実用化、工業化には程遠い段階でしかない現状である。また、この考え方、方法ではフザリウム菌群（酸化性細菌群）の抑制ができず、酸化・変敗・腐敗してしまうか、嫌気性菌群と好気性菌群が拮抗を起し、結局、分解菌は死滅・消失してしまうのである。
現在まで、豚の糞尿等の超高濃度有機廃液（糞尿）・有機固形物（糞）に対する分解菌として明らかにされているもの及び以下の複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法によるプラントにおける養豚糞尿の分解消失の実施実証において、同定特定されているもののうちで代表的なものを従来発見されているものとの相関において、以下に記載する。これらの分解菌の全部または一部を含む微生物群が複合発酵状態において発現・現生することで代謝・共代謝・複合代謝を起こし、分解性微生物、分解酵素が発現・現生し、養豚糞尿を分解消失するものである。

本発明は、複合微生物体系の複合微生物動態計解析における複合発酵法を用いて、養豚糞尿を分解消失することによって、余剰汚泥を発生させず、バルキング、キャリーオーバーを起こさず、悪臭の発生を抑制し、さらに処理水に大腸菌、雑菌、フザリウム、糸状菌等の有害菌（腐敗菌）類を含まないものとすることで塩素殺菌を不要とし、環境汚染を伴わない養豚廃液の分解消失処理を目的としている。

課題を解決するための手段

上記目的を達成するために、本発明は、複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法を用いて、処理槽内の酸化・変敗・腐敗を止め、すべての好気性及び嫌気性フザリウム属菌群（酸化性細菌群）を抑制し、沈殿槽において固形発酵を起こさせることで、複合微生物の循環サイクルを起こさせ、微生物に代謝・共代謝・複合代謝作用を起こさせ、養豚の糞尿に対する分解菌、分解酵素を現生、発現させ分解消失処理を実現するものである。

複合発酵法とは、情報微生物工学、情報生命工学、分子生物学より構成された複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法という科学技術を言い、微生物の機能性と基質性と情報性による発酵法、増殖法、誘導法を用い、単発酵、復発酵、並行復発酵、平衡復発酵、固体（固形）発酵を同時に行い、好気性菌と嫌気性菌及び通性嫌気性菌類のすべての微生物群の共存、共栄、共生を可能にするものである。

複合発酵法の微生物プロセスは次のとおりである。まず、微生物酵素と植物酵素による抗酸化効果を用いて酸化・変敗・腐敗を抑制する。すると好気性発酵微生物である酵母、乳酸菌などがビタミン、ミネラル、アミノ酸などの生理活性物質をつくり、大腸菌や糸状菌などの好気性有害菌を抑制する。次に、通性嫌気性乳酸菌へとリレーして放線菌が現れる。この放線菌は、抗菌性物質をつくり、細菌、病原菌、ウィルス、リケッチャなどの嫌気性有害菌を浄菌する。この二つの淨菌作用が連動すると、アゾトバクター、アミロバクターや根瘤菌などの窒素固定菌が空気中の窒素を取り込んで固定する働きをし、最後に光合成細菌や藻類、藻菌類などの合成型の微生物が気体を培地として置換と交換を行なう。これらの微生物が強く連動することで、複合発酵という理想的な生態系へと導かれる。

複合発酵状態になると、発酵→分解→合成のサイクルが生れ、好気性及び嫌気性有害菌は抑制される。このような生態系が生じると、すべての微生物を、共存、共栄、共生させることが可能となり、フザリウム属の占有率がゼロになり、酸化、変敗、腐敗を断ち切り、生態系内における微生物群の死滅率がゼロになることによって、すべての微生物群を発酵から発酵合成、そして合成に導き、生菌数を１ミリリットルあたり１０のｎ乗から無限大とし、同時に生菌数が１種類１ミリリットルあたり１０の９乗を超えると、菌のスケールが１０分の１以下となり、凝集化（固形化）を生じ、数千種、数万種の増殖が可能となる。これにより、微生物の高密度化が起こり、微生物のＤＮＡ核内に一酸化窒素、二酸化窒素及び高分子タンパク結晶による情報接合とエネルギー接合を引き起こし、その結果、微生物間でのＤＮＡ融合が生じ、融合微生物による対抗性菌、耐衡性菌により獲得した酵素及びタンパク質の高分子結合結晶が発生し、微生物の代謝・共代謝・複合代謝作用を起こさせ、情報触媒の作用として情報とエネルギーを現生・発現させ、すべての物質、分子、原子レベルに対する分解菌並びに分解酵素を現生させて、養豚糞尿の分解消失を可能にするものである。

さらに前記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法を用いた養豚糞尿分解消失処理方法は、養豚廃液、固形物（糞尿）の濃度によって発酵、発酵合成、合成のそれぞれの段階における複合発酵の進行過程が異なることから、必要な数が決定される微生物処理槽と、その槽の後に連結した沈殿槽からなる微生物処理装置を、糞尿の処理に必要な発酵、発酵合成、合成の過程の数に応じて設置した養豚廃液浄化設備であって、各微生物処理槽には、それぞれ所定の微生物が現生・発現するための菌床を投入しかつエアーを供給するように構成し、各微生物処理槽に一定量の排水が流入するようにし、各微生物処理装置で処理を終えた処理水をそれぞれ次の段階の微生物処理装置へ滞留が起きない様に水の流れを造って送り、それぞれの沈殿槽において沈殿して固形発酵した菌床をそれぞれ前段階の微生物処理装置の最初の槽へ個別にあるいは同時に返送する様に構成し、最後の沈殿槽において、上澄水を放流水としてオーバーフローさせる構造を持つことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載した複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法を用いた養豚糞尿分解消失処理方法は、請求項１に記載した養豚糞尿分解消失処理方法において、合成槽の後に糞尿の質と濃度によって設置する数が決定されるマテリアル触媒タンク、カーボン触媒タンクを設けることによって、農業用に使用できる処理水とすることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載した複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法を用いた養豚糞尿分解消失処理方法は、請求項２に記載した養豚糞尿分解処理方法において、カーボン触媒タンクの後にカーボンフィルター、ミクロフィルターを設けたことによって、豚飲用に使用できる処理水とすることを特徴とするものである。

本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明である複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法を用いた養豚糞尿分解処理方法を説明するための概略立面図である。
処理の第一段階として、ＥＭＢＣ固型バイオを、各豚舎隣接部に設置し、ブロワー２５から空気管３９を通じて丸型散気装置４０によってエアレーションした中継ピット１に容量の重量比０．０１％投入し、中継ピット１内で腐敗を防止する。中継ピット１から原水ポンプ２７によって、原水パイプ２８を通じてブロワー２５から空気管３９を通じて丸型散気装置４０によってエアレーションした集水槽２へ原水を流入させる。集水槽２から第１中継ポンプ４５によって、処理水移送パイプ３３を通じて、処理水を震動ふるい機３にかけ、爪、毛、飼料のカス（トウモロコシのシン等消化されないもの）を取り除いた処理水を処理水移送パイプ３３によって、ブロワー２５から空気管３９を通じて丸型散気装置４０によってエアレーションした受入槽４に処理水を流入させる。受入槽４から処理水移送パイプ３３によって、ブロワー２５から空気管を通じて筒型散気装置４１によってエアレーションした第１ミキシング槽５に処理水を流入させる。後述のように、増殖液槽２３で増殖された増殖液が、第１バイオ混合槽１８で返送された固形菌床と混合され、第１ＭＬＳＳ槽１９で十分に発酵し、そのＭＬＳＳを第１ミキシング槽５に投入することで、発酵槽６で、原水を完全に発酵させる。
第１ミキシング槽から処理水移送パイプ３３によって、ブロワー２５から空気管３９を通じて丸型散気管４０によってエアレーションした発酵槽６へ処理水を流入させる。発酵槽６から処理水移送パイプ３３によって、第１沈殿槽７へ処理水を流入させる。第１沈殿槽７から固型菌床が、固型菌床返送ポンプ２６を使って、固型菌床返送パイプ４２を通じて第１ミキシング槽５と第１バイオ混合槽１８、及びＭＬＳＳ消失槽２２へ返送される。

第１沈澱槽７から、処理水移送パイプ３３によって、ブロワー２５から空気管３９を通じて筒型散気装置４１によってエアレーションした第２ミキシング槽８に処理水を流入させる。後述のように、増殖液槽２３で増殖された増殖液が、第２バイオ混合槽２０で返送された固形菌床と混合され、第２ＭＬＳＳ槽２１で十分に発酵合成し、そのＭＬＳＳを第２ミキシング槽８に投入することで、発酵合成槽９で、処理水を完全に発酵合成の状態とする。
第２ミキシング槽８から処理水移送パイプ３３によって、ブロワー２５から空気管３９を通じて筒型散気装置４１によってエアレーションし、糞尿の濃度と質によって、幾つかの槽に分割されるかが決定され、オーバーフローした処理水が移流管４６によって次の槽の下部に導かれる構造となっている発酵合成槽９へ処理水を流入させる。発酵合成槽９から、処理水移送パイプ３３によって、第２沈殿槽１０へ処理水を流入させる。第２沈殿槽１０から固型菌床が、固型菌床返送ポンプ２６を使って、固型菌床返送パイプ４２を通じて第２ミキシング槽８と第２バイオ混合槽２０、及びＭＬＳＳ消失槽２２へ返送される。
第１沈殿槽７と第２沈殿槽１０から固型菌床を返送された、ブロワー２５から空気管３９を通じて筒型散気装置４１によってエアレーションしたＭＬＳＳ消失槽２２では、複合発酵によってＭＬＳＳが消失していくと共に吸引ポンプ３２を使って、液中膜ユニット２４によって処理水を放流または農業用処理水移送パイプを使って、放流または農業用として処理水を系外へ取り出す。
第１沈殿槽７から固型菌床を返送された、ブロワー２５から空気管３９を通じて筒型散気装置４１によってエアレーションした第１バイオ混合槽からＭＬＳＳ返送パイプ４３を通じて、ブロワー２５から空気管３９を通じて筒型散気装置４１によってエアレーションされた第１ＭＬＳＳ発酵槽から完全発酵したＭＬＳＳが第１ミキシング槽５へ返送される。
また、第２沈殿槽１０から固型菌床を返送された、ブロワー２５から空気管３９を通じて筒型散気装置４１によってエアレーションした第２バイオ混合槽からＭＬＳＳ返送パイプ４３を通じて、ブロワー２５から空気管３９を通じて筒型散気装置４１によってエアレーションされた第２ＭＬＳＳ発酵槽から完全発酵したＭＬＳＳが第２ミキシング槽８へ返送される。

ＥＭＢＣ増殖液は、増殖液槽で増殖され、増殖液供給ポンプ３１によって増殖液供給パイプ４４を通じて第１バイオ混合槽１８と第２バイオ混合槽２０に投入される。このＥＭＢＣ増殖液は、ＥＭＢＣ酵素液を重量比０．１〜１％使用し、重量比１％の糖蜜と重量比３％の嫌気基礎を原材料として複合発酵を起こさせ、複合微生物を増殖させて製造する。

第２沈殿槽１０から処理水移送パイプ３３を通じて、ブロワー２５から空気管３９を通じて筒型散気装置４１によってエアレーションし、糞尿の濃度と質によって、幾つかの槽に分割されるかが決定され、オーバーフローした処理水が移流管によって次の槽の下部に導かれる構造となっている合成槽１１へ処理水を流入させる。合成槽１１では、発酵槽の最後部、第１沈殿槽、発酵合成槽の最後部、第２沈殿槽の順で固形発酵の度合いが高まっているため、複合微生物の働きで、処理水全体を合成の状態にし、発酵−発酵合成−合成のサイクルを起こす複合発酵の状態を創り上げる。
合成槽１１から処理水移送パイプ３３を通じて、ブロワー２５から空気管３９を通じて丸型散気装置４０によってエアレーションされた中継槽１２に処理水を流入させる。

中継槽１２から第２中継ポンプ２９を使って、処理水の一部を放流または農業用処理水移送パイプ３４を通じ、放流または農業用処理水として系外へ取り出す。

同様に中継槽１２から第２中継ポンプ２９を使って、処理水の残りを処理水移送パイプ３３を通じてマテリアル触媒タンク１３、カーボン触媒タンク１４を通し、処理水移送パイプ３３を通じて、ブロワー２５から空気管３９を通じて丸型散気装置４０によってエアレーションされた貯留槽１５に処理水を流入させる。マテリアル触媒タンク１３、及びカーボン触媒タンク１４はそれぞれ逆洗浄パイプ３７から水を注入し、逆洗浄できるように設備し、逆洗浄した水は、逆洗浄排水パイプ３８を通じて、受入槽４に返送する。
貯留槽１５から第３中継ポンプ３０を使って、処理水の一部を豚舎洗浄用処理水移送パイプ３５を通じ、豚舎洗浄用処理水として系外に取り出す。

同様に貯留槽１５から第３中継ポンプ３０を使って、処理水の残りを処理水移送パイプ３３を通じてカーボンフィルター１６、ミクロフィルター１７を通し、豚飲用処理水パイプ３６を通じ、豚飲用処理水として系外に取り出す。

前記ＥＭＢＣ固型バイオは、米糠９０重量％、水５重量％、籾殻２．５重量％、藁２．５重量％からなる材料に、複合発酵状態にある微生物が出す酵素（ＥＭＢＣ酵素液）を材料の全体量の３重量％を添加混合し、加湿し、材料の上下切り返しを数回繰り返し、空気中から微生物を混入させて、１ｃｃあたりの微生物数（生菌数）が、１０^７〜１０^８から１０^９に増加させ、菌の死滅を無くし、それによって、１０^２０〜１０^３０へと生菌数が飛躍的に増大し、微生物の高密度化がおき、この状態でしばらく寝かせた後、乾燥させて粉砕したものである。

前記ＥＭＢＣ酵素液は、水９０重量％、松、笹、梅、無花果、栗、桃、柿の葉から抽出した抽出液６重量％、オカラ３重量％、糖蜜１重量％からなる原液に、空気中から微生物を混入させて、１ｃｃあたりの微生物数（生菌数）が、１０^７〜１０^８から１０^９に増加すると菌の死滅がなくなり、それによって、１０^２０〜１０^３０へと飛躍的に増大し、微生物の高密度化がおき、さらにこの水溶液内で微生物酵素の高濃度化が起き、前記松、笹、無花果、栗、桃、柿の葉に含まれる植物酵素とともに結合結晶化（合成融合）し、誘導体たる抗酸化物質が生成される。この抗酸化物質を含む溶液を濾過して微生物を除去し、前記酵素液を得るのである。

前記嫌気基礎は、重量比で鶏糞５０％、乾燥オカラ４０％、米糠１０％を原料とし、上記ＥＭＢＣ酵素液を１％添加し、攪拌混合したものである。

発明の効果

以上のように、本発明によれば、複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法を用いて、第１段階の好気性菌類による発酵系優先微生物処理と、第２段階の好気性菌類及び嫌気性菌類の乳酸菌、放線菌による発酵合成系微生物群処理と、第３段階の嫌気性菌類による合成系微生物群処理により、抗酸化作用による酸化、変敗、腐敗の抑制、アミノ酸、糖類、ビタミン、ミネラル等の生理活性物質の生成及び大腸菌、雑菌、一般細菌の抑制、ストレプトマイセス・ペニシリウム等抗生物質の生成及びウィルス、病原菌、リケッチャーの滅菌、増殖抑制を行い、また、光合成細菌、藻菌類、光合成微生物が、光源の光によって、炭酸ガス、窒素ガスを取り込んで光合成等のエネルギー置換及び交換を行う。このバイオ処理とエネルギー置換及び交換によって、処理水のほぼ完全な酸化・変敗・腐敗の防止を実現し、好気性・嫌気性フザリウム属を消滅させ、微生物のすべての有害作用を有効作用に導くのである。
さらに、第１沈殿槽７、発酵合成槽９の最後の部分、第２沈殿槽１０、及び合成槽１１の最後の部分において、固形発酵（嫌気発酵）を起こさせ、地球の３６億〜４０億年前の、大気が６００℃、酸素はなく、濃硫酸の海で、放射線、γ線、Ｘ線、有害電磁波、有害物質及び重金属のみの、ほとんど有機基質が存在しない、現在で言うエントロピーのみの世界であった、そのような有機的代謝、交代がない状態で、直接エネルギーの置換と交換によって増殖していた微生物を現生させ、あらゆる物質に対する対抗性な情報接合を生じさせ、分解菌、分解酵素を現生させ、代謝、共代謝、複合代謝を起こさせ、物質構造レベル、分子構造レベル、分子レベル、原子団レベル、原子レベル、イオンレベルの各段階に応じて、それぞれ分解、合成、融合を起こさせ、超高濃度廃液（糞尿）、有機固型物（糞）を分解消失するものである。これによって、余剰汚泥を発生させず、バルキング、キャリーオーバーを起こさず、悪臭の発生を抑制し、さらに処理水に大腸菌、雑菌、フザリウム、糸状菌等の有害菌（腐敗菌）類を含まないものとすることで塩素殺菌を不要とし、環境汚染を伴わない養豚廃液の分解消失処理を実現したものである。

本発明である複合微生物体系の複合微生物動態系解析における複合発酵法を用いた養豚糞尿分解消失処理方法を説明するための概略立面図

符号の説明

１中継ピット
２集水槽
３振動ふるい機
４受入槽
５第１ミキシング槽
６発酵槽
７第１沈殿槽
８第２ミキシング槽
９発酵合成槽
１０第２沈殿槽
１１合成槽
１２中継槽
１３マテリアル触媒タンク
１４カーボン触媒タンク
１５貯留槽
１６カーボンフィルター
１７ミクロフィルター
１８第１バイオ混合槽
１９第１ＭＬＳＳ発酵槽
２０第２バイオ混合槽
２１第２ＭＬＳＳ発酵槽
２２ＭＬＳＳ消失槽
２３増殖液槽
２４液中膜ユニット
２５ブロワー
２６固形菌床返送ポンプ
２７原水ポンプ
２８原水パイプ
２９第２中継ポンプ
３０第３中継ポンプ
３１増殖液供給ポンプ
３２吸引ポンプ
３３汚水移送パイプ
３４豚舎又は農業用処理水移送パイプ
３５豚舎洗浄用処理水移送パイプ
３６豚飲用処理水移送パイプ
３７逆洗浄水パイプ
３８逆洗浄排水パイプ
３９空気管
４０丸型散気装置
４１筒型散気装置
４２固形菌床返送パイプ
４３ＭＬＳＳ返送パイプ
４４増殖液供給パイプ
４５第１中継ポンプ
４６移流管

Claims

養豚廃液、固形物（糞尿）の濃度によって発酵、発酵合成、合成のそれぞれの段階における複合発酵の進行過程が異なることから、必要な数が決定される微生物処理槽と、その槽の後に連結した沈殿槽からなる微生物処理装置を、糞尿の処理に必要な発酵、発酵合成、合成の過程の数に応じて設置した養豚廃液浄化設備であって、各微生物処理槽には、それぞれ所定の微生物が現生・発現するための菌床を投入しかつエアーを供給するように構成し、各微生物処理槽に一定量の排水が流入するようにし、各微生物処理装置で処理を終えた処理水をそれぞれ次の段階の微生物処理装置へ滞留が起きない様に水の流れを造って送り、それぞれの沈殿槽において沈殿して固形発酵した菌床をそれぞれ前段階の微生物処理装置の最初の槽へ個別にあるいは同時に返送する様に構成し、最後の沈殿槽において、上澄水を放流水としてオーバーフローさせる構造を持つことを特徴とするものである。
請求項１に記載した養豚糞尿分解消失処理方法において、合成槽の後に糞尿の質と濃度によって設置する数が決定されるマテリアル触媒タンク、カーボン触媒タンクを設けることによって、農業用に使用できる処理水とすることを特徴とするものである。
請求項２に記載した養豚糞尿分解処理方法において、カーボン触媒タンクの後にカーボンフィルター、ミクロフィルターを設けたことによって、豚飲用に使用できる処理水とすることを特徴とするものである。