JP2008266263A - 畜糞処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】畜糞の処理方法、およびこの方法によって生成したセラミックス、このセラミックスを原料とする抗菌剤を提供する。
【解決手段】畜糞を還元雰囲気中で熱分解して当該畜糞を炭化物とガス成分とに分離して、前記分離した炭化物に対して微量の酸素成分を送り込んで、前記炭化物をガス化して当該炭化物に含まれている無機成分を前記炭化物から分離することによって、セラミックスを生成することを特徴とする。前記畜糞は、鶏糞、豚糞、牛糞、馬糞のいずれか、またはこれらの混合物であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、畜糞の処理方法、およびこの方法によって生成したセラミックス、このセラミックスを原料とする抗菌剤に関する。

本発明者は、特願２００３−１００９５６号（特開２００４−３０７２３７号公報）において、有機物の熱分解を利用してセラミックスを生成する方法および装置を開示している。この方法および装置によれば、エネルギィの削減を図り、ダイオキシン発生等の公害問題や、炭酸ガス発生による地球温暖化の問題を引き起こすことなく、有機廃棄物からセラミックスを生成することが可能である。
特開２００４−３０７２３７号公報 特願２００６−３５５８６０号明細書

特願２００３−１００９５６号（特開２００４−３０７２３７号公報）に記載されているセラミックス生成方法では、都市ゴミ等の産業廃棄物中に含まれている、紙、木、ビニール類、食品残土等が原料として用いられており、これらを原料としてこの方法で生成されるセラミックスは、重量にして最初に投入した原料の数百分の一程度であり、原料に対する生成物回収率が低いという問題があった。

一方、鶏糞、豚糞、牛糞、馬糞などの畜糞は、一般的には、回収して醗酵・乾燥させて堆肥として利用することが行われている。しかしながら、堆肥の需要に比べて、発生する畜糞の量が多すぎるため、その処理に困っているのが現状である。また、畜糞には病原菌が含まれている場合も多いため、醗酵・乾燥させて製造した堆肥にこの病原菌が残ることがあり、食物の安全性の面で好ましくないと考えられる。

本願発明は、上述のセラミックス生成方法および手段を利用して、畜糞を原料としてセラミックスを生成し、この生成したセラミックスを有効利用するようにしたものである。

上記課題を解決するために、本発明の畜糞処理方法は、畜糞を還元雰囲気中で熱分解して当該畜糞を炭化物とガス成分とに分離して、前記分離した炭化物に対して微量の酸素成分を送り込んで、前記炭化物をガス化して当該炭化物に含まれている無機成分を前記炭化物から分離することによって、セラミックスを生成することを特徴とする。前記畜糞は、鶏糞、豚糞、牛糞、馬糞のいずれか、またはこれらの混合物であることが好ましい。

本発明によれば、従来処理に困っている畜糞を原料としてセラミックスを生成することができるため、畜糞の有効利用を図ることができる。このように畜糞を原料として上記方法により生成したセラミックスは、抗菌性、抗カビ性、抗ウイルス性に特に優れており、消毒剤として優れた効果を示す。更に、この優れた抗菌性、抗ウイルス性を利用して、本発明のセラミックスを医療用薬剤に利用することもできる。また、このセラミックスを原料にした消毒剤を、例えば、畜舎や、家畜の糞置き場に散布することによって、あるいは、このセラミックスを混入した建築資材を用いて、例えば畜舎を建設することによって、畜舎を常に清潔に保ち、畜社内に収容する家畜の病気を防止することができる。更に、畜糞を熱分解する工程で発生したガスを冷却して液化し、この液化物を二次加工して木酢液を収集することができる。この木酢液は、高い防虫効果、土壌改良効果を有する。

まず、本発明のセラミック生成方法を実施するための装置について、図１を参照して説明する。

図１に示す装置は、熱分解反応槽１と、当該反応槽１内へ微量の空気を供給するための空気供給装置２と、熱分解反応槽１内で発生した反応ガスを収集する反応ガス収集タンク３と、ここで収集した排ガスを処理する排ガス処理装置４を具える。

熱分解反応槽１は、上部に原料投入口１１と、下部にセラミックス取り出し口１２を、更に、反応ガス収集用開口１３を具える。なお、原料投入口１１と、セラミックス取り出し口１２は、これらを閉じることによって、反応槽１内を気密に保ち得るように構成されている。反応ガス収集用開口１３は、ダクト１３ａを介して反応ガス収集タンク３と連通しており、反応槽１内で発生したガスは、ダクト１３ａを介して反応ガス収集タンク（排ガスタンク）３に導入される。なお、タンク３は、更にダクト１３ｂにて排ガス処理装置４に連通している。排ガスタンク３の上流側には、吸引ブロア１４が設けられており、反応ガスの収集タンク３への導入を容易に行えるようにしている。

この装置は、更に空気供給装置２を具えており、反応槽１の側部から、反応槽１内に微量の空気を送り込むように構成されている。空気を送り込む位置は、反応槽１内において、後述する炭化層ができる位置に送り込むようにする。なお、空気供給装置に替えて、酸素発生装置を用いて、微量の酸素を送り込むようにしても良い。

以下に、本発明にかかるセラミックス生成工程を説明する。

まず、稼働初期工程を説明する。原料投入口１１から原料となる畜糞を投入し、反応槽の温度を約３００℃以上に上げて、熱分解を開始させる。反応槽の温度は、電気的な加熱手段によってあげることができるが、反応槽１の下方に設けられているセラミックス取り出し口１２から、バーナ等の着火手段を用いて原料の畜糞に直接火を付けるようにしても良い。原料に直接火をつける場合は、原料投入口１１を解放して、反応槽１内に酸素を取り入れて原料を一旦燃焼させ、その後、原料投入口１１と、セラミックス取り出し口１２を閉じるようにする。電気的加熱手段と、直接火をつける着火手段を併用することもできる。

電気的加熱手段を用いて反応槽の温度を上げる場合は、一定温度（３００℃以上）に達したら、電気の供給を停止して、反応槽１内で熱分解を開始させる。着火手段を用いて原料に直接火をつけた場合は、原料投入口１１と、セラミックス取り出し口１２を閉じることによって、当然、原料の燃焼は止まり、火は消えることになるが、熱分解反応槽１内の温度は、先の燃焼によって３００〜５００℃程度まで上昇しているため、反応槽１内で原料の熱分解が開始する。

上記初期の加熱（又は、燃焼）、および熱分解によって発生したガスは、煙状となり、ダクト１３ａを介して排ガスタンク３側へ流れて行く。

上述したとおり、本装置は、空気供給装置２を具えており、この装置２から反応槽１内に微量の空気（酸素）が送り込まれるが、送り込まれる空気より、熱分解によって生じるガスの絶対量が多いため、反応槽１内は還元雰囲気に保たれ、槽内の温度が上昇しても、原料が発火することはない。

すなわち、熱分解槽１内では、原料として投入した畜糞自らの有するカロリーを利用して熱分解が行われる。熱分解が進むと、畜糞は炭化物となり、熱分解反応槽１の下部に炭化層５ができてゆく。

上述の通り、畜糞を投入して熱分解槽を加熱すると、この加熱によって、畜糞の熱分解とガス化が始まる。すなわち、畜糞中に含まれているカーボン分及び微量の無機ミネラル分以外の成分がガスとして蒸散する。残ったカーボン分は、炭化槽となって反応槽１の下部に溜まってゆく。空気供給手段２から微量の空気を送り込むことによって、炭化層の熱分解が更に進み、このカーボン分もガスとなって蒸散して、最終的に、畜糞中に含まれている無機ミネラル分のみが残留する。この無機ミネラル分が空気供給装置２から送り込まれてくる空気に含まれる微量の酸素と結合して、無機酸化物、つまりセラミックス６として反応槽１の底部に残留することになる。このセラミックス６を反応槽１の下部あるいは底部に設けたセラミックス取り出し口１２から取り出して利用する。

なお、上記装置の熱分解反応槽で熱分解を行って得られたガスを処理して、固液分離を行い、分離した固体と液体を、熱分解工程及び中和処理工程／固液分離工程に戻して再利用するようにしても良い。このように構成することによって、より対環境性に優れた畜糞処理方法を提供することができる。なお、この固液分離方法については、本願人が出願した特願２００６−３５５８６０号明細書に詳細に記載されている。

本発明の方法により生成されるセラミックスは、畜糞に含有されている微量の無機物が酸化物となって残留したものである。食品残土等を原料とする場合に比較して、畜糞には多量の無機物が含まれているため、畜糞を材料として生成したセラミックスは、重量にして、最初に投入した畜糞の約１０分の１程度になる。これは、食品残土を原料とする場合の生成物回収率（重量にして、原料の数百分の一）と比較すると、飛躍的に高い値であるといえる。また、食品残土や、廃プラスチック材などを原料にした場合は、原料に含有されている無機物の量が一定していないため、生成物回収率が大きく変動することになるが、畜糞はこれらの原料に比べて成分が比較的一定しているので、安定した生成物回収率を達成することができる。

また、この方法によって生成したセラミックスは、還元工程を経て生成されたものであるため、優れた脱臭性、抗菌性、抗カビ性、抗ウイルス性を有しており、多方面において有効に利用することができる。

なお、投入した畜糞が少なくなると、反応槽１内のカロリーが少なくなり熱分解が弱くなって、反応槽１内の温度が低下してしまう。この温度の低下による、熱分解サイクルの停止を防ぐために、常時、畜糞を投入し続けるのが好ましい。

上述した熱分解の過程で発生するガスは、原料中に含まれていた油脂分や、水素、炭素を多量に含んでおり、可燃性ガスである。通常の、産業廃棄物の熱分解装置は、燃焼室を別に設けてこのガスを燃焼させるようにしている。しかしながら、このガスを燃焼させると、ダイオキシンの発生による公害問題や、炭酸ガスの発生による地球温暖化の問題が生じるため、本発明の装置では、独自のガス処理を行うようにしている。以下に、このガス処理について説明する。

まず、ガスは、排ガスタンクに進入する。このタンクは外気と接しているため、自然冷却されており、従って進入したガスは冷却されてタンク内面に結露し、液体として回収することができる。この回収した液体はカーボンが主成分であり、木酢液（ＣＨ_３ＣＯＯＨ）の状態となり、中和処理等の二次処理を行うことによって、防虫剤、土壌改良材等に利用することができる。なお、本発明では投入原料に畜糞を利用しており、原料中に油脂分や、アンモニア等が含まれることもあるので、適宜、これらの成分を除去する処理を行う。

排ガスタンク内の結露現象で回収できなかったガスは、極度の酸性ガスであるため、排ガス処理装置４にて水酸化ナトリウム等のアルカリ水で中和処理をする。更に残ったガスは、最終的に排気する前に還元装置として、電子発生装置（図示せず）を通過させて還元させ、ダイオキシン、炭酸ガス等を発生させないようにして外部に排気する。

なお、排ガスタンク３の下流側に、ガス吸引装置１４としてファン、あるいはポンプを設けるようにする。

本願発明者は、上述した装置で畜糞を熱分解して生成したセラミックスの特性を確認するために、以下のような抗菌試験を行った。

抗菌試験
試料として、本発明の装置で鶏糞を原料にして生成したセラミックス粉末を滅菌生理食塩水を用いて、０．０１％，０．０５％，０．１％，０．５％，１．０％，１０．０％に希釈した検体、およびコントロール検体を用意した。

供試菌として、
１）Eschericia coli 大腸菌 KEC-B-001
２）Staphylococcus aureus 黄色ブドウ球菌 KEC-B-002
３）Pseudomonas aeruginosa 緑濃菌 KIEC-B-003
を用意し、これらの菌をＳＡ培地で、３７℃、２４時間前培養して試験に供した。

図２は、本抗菌試験の試験手順を示す図である。
前培養した供試菌は、滅菌生理食塩水を用いて１０^７×ＣＦＵ／ｍｌになるように調整した。この細胞液を各試験検体に０．１ｍｌ接種して、室温下、振盪機にて１８５／ｒｐｎの振盪処理を行い、所定時間（２４時間、４８時間）後に、被検物質０．１ｍｌを無菌的に取り出して、滅菌生理食塩水で１０倍希釈段階系列を作成した。次いで、これを、ＰＤＡ培地に塗沫接種して、細菌は３７℃で２日間、酵母は２５℃で２日間、カビは２８℃で７日間培養して、培地上に形成されたコロニーを測定した。

図３乃至図６は、上記抗菌試験の試験結果を示す表である。各表に示すとおり、本発明によって生成したセラミックスには著しい抗菌効果が見られる。

本願にかかる畜糞を原料とするセラミックス生成方法で生成したセラミックスを、例えば、建築資材に混入することによって、抗菌性の高い資材を得ることができる。このような資材を、例えば、畜舎に用いることによって、畜舎を常に清潔に保つことができ、鳥インフルエンザなどの伝染病、その他の病気を防止することができる。その他、このセラミックスを粉末状、あるいは水に溶かして、畜舎に散布したり、糞置き場に散布したりすることによって、同様に畜舎や、糞置き場を清潔に保つことができ、家畜の健康維持を図ることができる。なお、上記資材は、畜舎のみでなく、通常の建築物、構造物に適用することもできる。

本発明のセラミックス生成方法によれば、これまで処理に困っていた畜糞を有効利用することができる。また、原料に畜糞を用いることで、セラミックスの回収率を大幅に上げることができる。また、畜糞は成分が一定しているので、セラミックス生成において安定した収率をあげることができる。畜糞の収集は容易であるため、安価にセラミックス材料を入手することができる。

図１は、本発明のセラミックス製造装置の構成を示す図である。 図２は、本発明によって生成したセラミックスについて行った抗菌試験の手順を示す図である。 図３は、本発明によって生成したセラミックスの抗菌試験の結果を示す表である。 図４は、本発明によって生成したセラミックスの抗菌試験の結果を示す表である。 図５は、本発明によって生成したセラミックスの抗菌試験の結果を示す表である。 図６は、本発明によって生成したセラミックスの抗菌試験の結果を示す表である。

符号の説明

１ 熱分解反応槽
２ 空気供給装置
３ 反応ガス収集タンク
４ 排ガス処理装置
５ 炭化層
６ セラミックス
１１ 材料投入口
１２ セラミックス取り出し口
１３ 反応ガス収集用開口
１３ａ ダクト
１３ｂ ダクト
１３ｃ 木酢液受け部
１４ 吸引ブロア

Claims (11)

1. 畜糞を還元雰囲気中で熱分解して当該畜糞を炭化物とガス成分とに分離して、前記分離した炭化物に対して微量の酸素成分を送り込んで、前記炭化物をガス化して当該炭化物に含まれている無機成分を前記炭化物から分離することによって、セラミックスを生成することを特徴とする畜糞処理方法。
2. 前記畜糞が、鶏糞、豚糞、牛糞、馬糞のいずれか、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の畜糞処理方法。
3. 請求項１または２に記載の方法により生成したセラミックス。
4. 請求項３に記載のセラミックスを原料とする抗菌剤。
5. 請求項３に記載のセラミックスを原料とする抗カビ剤。
6. 請求項３に記載のセラミックスを原料とする抗ウイルス剤。
7. 請求項３に記載のセラミックスを原料とする医療用薬剤。
8. 請求項３に記載のセラミックスを混入した建築資材。
9. 請求項８に記載の建築資材を用いて建設した建築物。
10. 請求項１又は２に記載の畜糞処理方法において、更に、前記熱分解工程で発生したガスを冷却して液化し、この液化物を二次加工して木酢液を収集することを特徴とする畜糞処理方法。
11. 請求項１０に記載の方法で収集した木酢液。

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