JP2019180368A

JP2019180368A - 動物飼育床における排泄物の好気性発酵処理方法

Info

Publication number: JP2019180368A
Application number: JP2018079070A
Authority: JP
Inventors: 儀信有馬; Yoshinobu Arima
Original assignee: Arima Yoshinobu
Current assignee: Arima Yoshinobu
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2038-04-17
Also published as: JP6900344B2

Abstract

【課題】悪臭を伴わないで発酵性能が高く、設備費やランニングコストが低廉な動物飼育床における排泄物の好気性発酵処理方法を提供する。【解決手段】この発明の方法は、動物を居住させて飼育する飼育床３に、堆肥化可能で動物の排泄物中の水分を吸収する多数の細片状の吸収材１１を嵩高４００〜７００ｍｍ敷き均し、上記飼育床３の床面側に配管され細径の多数のノズル孔６ａを備えた給気管４より上記敷き均された吸収材１１内に高圧エアを噴出させて供給し、前記動物の居住状態で飼育床３上の排泄物を含む吸収材１１を発酵させるものであり、高圧エアの発生装置としてエアコンプレッサーを用い、高圧エアの圧力が０．３ＭＰａ以上であることが望ましい。【選択図】図１

Description

この発明は屋内で家畜やペット等の動物を飼育する動物飼育床における排泄物を好気性発酵で処理する方法に関する。

上記のような家畜やペット等を特に一定規模で多数の動物を屋内で集合的に飼育する設備の糞尿の処理は、衛生面や悪臭防止等の環境問題、糞尿処理に要する労力やコストの問題等多くの課題がある。特に家畜農家における糞尿処理は多大な労力を必要とする他、設備の設置コストと維持管理コストは多大であり、堆肥化及び汚水浄化設備費は総設備の半分以上に及ぶ場合も多い。

一方対象が家畜の場合は一般的に発酵分解によって堆肥化されるが、堆肥化のための設備としては、特許文献１の図１，図２に示されるように、畜舎から排出される糞尿を含んだ敷料を堆肥舎等の床面に積上げて発酵させる方法が公知である。さらに同文献には積上げられた処理物内に高圧エアを吹込んで、好気性発酵を促進するための特殊なノズルを備えた給気管（供給管）を差込み又は敷設配管されたものが示されている（同文献図３以下参照）。

また家畜（豚）を肥育する豚舎内に、腐植を添加した２０〜１００ｃｍの嵩高に上下２層に種類分けした敷料を敷くことにより、肥育舎内の糞尿の分解と消臭を促し、後の堆肥化をより容易にする方法が特許文献２によって公知である。

特許第４９６１５１９号公報特開２００５−２７８５１２号公報

しかし従来使用済で糞尿等が混入した敷料の堆肥化は、既述のように設備コストの１／２を占める特許文献１に示すような本格的な堆肥化設備によるしかなく、特許文献２に示す肥育舎での発効促進も敷料への腐植の添加による程度であるため、敷料や排泄物の一部の発酵促進は行われるものの、底層での発酵促進は頻繁に撹拌等を行わない限り極めて限定的なものであった。

また特許文献２に示すような、腐植による発酵促進のみで嵩高５０〜７０ｃｍもの敷料を敷くと、底部の敷料が踏み固められた状態で酸素不足となり、効果的な発酵が行われないだけでなく、酸欠状態での発酵（嫌気性発酵）はアンモニア等有害な悪臭ガスを発生し、また、動物の寄生虫の発生又は寄生虫卵が残存するほか、仮に頻繁な撹拌を試みても、動物飼育場所では機械化が難しいため莫大な手作業となり現実的でない。

この発明は、家畜やペット等を特に集合的に飼育する敷料を敷いた飼育床で、飼育動物の居住状態のまま排泄物を含む敷料を好気性発酵処理することにより、排泄物を堆肥化及び汚水処理施設へ運搬することなく堆肥を生産することができ、設備費、管理費、労力の大幅な節減を実現しようとするものである。

上記課題を解決するため、第１に、動物を居住させて飼育する飼育床３に、堆肥化可能で動物の排泄物中の水分を吸収する多数の細片状の吸収材１１を嵩高４００〜７００ｍｍ敷き均し、上記飼育床３の床面側に配管され細径の多数のノズル孔６ａを備えた給気管４より上記敷き均された吸収材１１内に高圧エアを噴出させて供給し、前記動物の居住状態で飼育床３上の排泄物を含む吸収材１１を発酵させることを特徴としている。

第２に、高圧エアの発生装置としてエアコンプレッサーを用い、高圧エアの圧力が０．３ＭＰａ以上であることを特徴としている。

第３に、飼育床３上で動物の排泄が集中する排泄域Ｂの単位面積当りのノズル孔６ａの配置密度又は配管密度を、上記排泄域Ｂ以外の居住域Ａの上記各密度より高くしたことを特徴としている。

第４に、ノズル孔６ａを備えたノズル部６及び給気管４の上面が飼育床３の床面以下になるようにノズル部６及び給気管４を飼育床３内に収容して使用することを特徴としている。

以上のように構成される本発明の方法によれば、排泄物を含んで４０〜７０ｃｍの高さで敷き詰められた床上の吸収材内に、床面方向から高圧エアを小孔ノズル孔より噴出することにより、ノズルの目詰まりがなく通気が行われ、敷料が飼育動物居住のまま発酵する。このため飼育床上の除糞のための糞掻き・清掃、堆肥化及び汚水浄化施設への運搬や撹拌の作業も不要で、従来必要とされていた堆肥化の設備や汚水浄化設備も不要化され、これらの設備費及びランニングコストの大幅な削減ができるほか、悪臭発生の防止や飼育動物の寄生虫や有害雑菌等の発生も防止できる。また敷料の程良い嵩高により適度な発酵熱による飼育動物の居住環境の改善が期待できる。

本発明の実施例に用いる動物飼育舎の断面図である。同じく動物飼育舎の平面図である。動物飼育床の給気管に使用するノズル部の拡大断面図である。本発明の実施例における試験区の区分と条件を示す表である。同じく各区分の肥育結果を示す表である。飼育床上の各区の温度変化を示す表である。各区の管理労務時間の比較表である。各区の肥育に要した主要コストの比較表である。

以下図示する本発明の実施形態を実施例とともに説明する。図１〜図３は本発明の実施例に使用した養豚場（豚房）と給気管の構造を示すもので、豚房１はコンクリート製で後方と左右の少なくとも三方を周壁２ａ〜２ｃに囲まれ、正面を上部が開放された所定高さの入口側の敷料の留め壁（正面壁）２ｄを備えた３６８０ｍｍ×２８１０ｍｍの横長の飼育床３で構成されている。正面壁２ｄ側には格子状又は網状等の柵類及び人や豚の出入や敷料等の搬入搬出口（いずれも図示しない）が設けられている。

上記飼育床３の床面には全体にわたり外径２０ｍｍ，内径１６ｍｍのステンレススチール製の給気管４が、７２０ｍｍピッチで前後方向に配管されており、各給気管４には後述するノズル孔６ａ（図３参照）付のノズル６が、６７０ｍｍピッチ毎に等間隔でねじ込み固定されている。各給気管４は後壁２ａを貫通して左右方向の分岐管７に接続され、分岐管７は０．５ＭＰａ（５気圧）程度の高圧エアを供給するエアコンプレッサーからなる高圧エア発生装置（図示しない）に接続され、前記ノズル孔６ａより床面上に高圧エアが噴出供給される。

上記給気管４は、飼育床３の床面に形成された前後方向の配管溝８に収容し、ノズル６及び配管表面が上部に突出しない構造になっている。給気管４と配管溝８の両内壁間の凹凸は接着力のあるコーキング材の充填により埋めることができ、その他の手段により配管を固定してもよい。また給気管４はコンクリート床内に埋設し、ノズル孔６ａ部分だけ開口させることもできる。

図示する例では飼育床３上には、必要に応じショベルカー等の掻き出し装置の走行・掻き出し作業から床面を保護し、掻き出しを容易にするためのゴム製の弾力性を備えた床カバー９が接着等により固定的に敷設されており、床カバー９にも上記配管溝８に対応した形状のスリット又は開口孔９ａが形成されているが、ショベルカー等を低速で注意深く操作する場合はコンクリート床でも可能である。

ノズル６は図３に示すように、給気管４の上面に直接ねじ込み固定されているが、ノズル６のねじ込み代を確保するために特許文献１の図８に示されるような接合管を用いて両端に給気管４を接合する機構にすることもできる。ノズル６自体は上記文献にも示されているように０．２ｍｍ径程度の微小径のノズル孔６ａが設けられ、その上側外周には、床面上からの敷料（吸収材）や糞尿等が入った時に噴出エアの風圧によって押出し吹き飛ばすことにより目詰まりを防止するための外に向かって拡大する大径の拡大孔６ｂが穿設されている。ノズル孔６ａは吸収材や動物の糞尿が入った際に、これを十分に押出し吹き飛ばすために０．１〜０．３ｍｍ程度が必要であり、これに対応するエア圧力も０．３〜０．６ＭＰａ程度が望ましい。

前記豚房１の飼育床３上にはモミ殻，オガ屑，切わら，乾燥牧草等の繊維質の吸収性を備えた発酵分解可能な吸収材（敷料）１１が、嵩高（Ｈ）４００〜７００ｍｍで敷き詰められ、この例では上記吸収材１１上で複数頭の豚が肥育される。その結果飼育動物の歩行、突き上げ、跳ね上げ等の動作により糞尿が細粉砕され、吸収材１１と撹拌されて水分量が調整され、床面からの高圧エアの供給により好気性発酵分解が進行する。

この時吸収材１１の嵩高Ｈが上記範囲に至らない４００ｍｍ未満のケースでは、床面側から高圧エアを供給しても表面からの放熱量が多く内部温度が上昇しないため発酵分解の進行が遅い反面、上記範囲７００ｍｍを超えると逆に内部への蓄熱量が多く、動物の飼育環境上高温多湿になり過ぎるので好ましくない。また吸収材１１の上記嵩高Ｈの範囲は寒冷地又は温暖地等の条件、当該地域の寒暖差（気候条件）や飼育動物の種類等に応じて設定されるが、これに対応して間口側の正面壁２ｄの必要高さも決められる。

また豚のように床面上で通常過ごしている居住域Ａと、習性によって特定域に集中して排泄を行う排泄域Ｂ（図２中の仮想線内）を持つ動物を飼育する場合は、図２に示すように排泄域Ｂ内のノズル孔数又はノズル数を他より多く設け、排泄域Ｂの供給酸素量を増やすことにより、部分的に発酵能力を高め、逆に居住域Ａへの供給酸素量を減じて、環境設備とともにエネルギーや設備のコストの低減を図ることが望ましい。上記排泄域Ｂは予め人為的に豚等を特定域に誘導して決めることができる。

次に本発明の効果を確認するために行った実証実験に基き、具体的実施例につき詳述する。なお、下記実施例は養豚舎の例を示したが、糞尿処理量が多い他の畜舎や、多数の動物を集合させて飼育するペットその他の動物用飼育施設としても利用可能である。

［実施例］（実証試験）
１．目的：本発明の効果や可能性を検証するため
２．供試動物：大ヨークシャー種（雄）とランドレース種（雌）との一代雑種去勢豚の肥育
３．期間：２０１７年１１月〜２０１８年２月（４ケ月）
４．方法
（１）試験区分：通気Ａ区、通気Ｂ区、そして対象として無通気区の３区を同じ舎内に設置（図４）

（２）通気方法：コンプレッサーで圧縮した高圧エア０．５MＰａ（５気圧）をコンクリート床とモミ殻層の間に設置した外径２０ｍｍ、内径１６ｍｍのステンレス製パイプに装着したステンレス製内径０．２ｍｍのノズル孔から１ノズル孔あたり毎分２リットル吐出させた。豚房（面積１０．３４ｍ^２）あたり２０個のノズル孔を配置し毎分４０リットルを不断通気し、豚房の形状およびノズル孔の配置等は図１〜図３に示すものを使用した。

（３）飼育床の床材：通気区はモミ殻を厚さ５００ｍｍの層状にコンクリート床上に敷き、無通気区はコンクリート床で敷料はなしとした。

（４）飼養管理：自由採食（豚肥育用購入飼料）、自由飲水とし、排泄物の清掃は通気区では試験終了後モミ殻と共に１回、無通気区では日に１回除糞と水洗を行った。

（５）床温度測定：床の発酵状況を温度計測で調査し、毎日一回、各房の四隅の壁から５００ｍｍの地点と房中央との５カ所で深さ２５０ｍｍに温度計を差し込み測定した。

５．結果
（１）肥育状況：豚の発育や飼料採食量は試験区間で大きな差はなくほぼ同等であった（図５参照）。

（２）床の発酵：床のモミ殻層の温度は舎内気温より高く推移した（図６参照）。

（３）管理時間（平均、分／日）：全ての管理労務は手作業で行い、主な作業内容と時間を図７に示す。

６．所見
（１）通気性：豚のような蹄足動物は蹄が小さく硬く踏圧は高いが、用いたエア圧力０．５ＭＰａは自動車タイヤの２倍以上あり、また、通気容易なモミ殻層が５００ｍｍあり、踏圧や締まりによるノズル孔の目詰まりはなく、通気は確実で終始好調であった。肥育豚一頭の排泄糞量は２．１ｋｇ/日（水分７２％）あり、これの堆肥化には糞中乾物の４０％（０．２３ｋｇ）を分解する必要がある。分解に酸素０．２４５ｋｇ（空気８７６リットル）が必要であり、０．１３８ｋｇの水と０．８５１ｋｃaｌの熱を発生する。不断通気の場合、毎分０．６１リットルの空気を要する。酸素の利用率を５０％とすると毎分１．２２リットルの空気を要すると算出され、本試験豚一頭あたり毎分４．４〜８リットルの空気を供給しており、十分すぎる通気量であった。

（２）床の状況：モミ殻床の表面は尿がすぐ吸収され、糞は豚の歩行や穴掘り遊びでモミ殻と混ぜられ泥化がなく、全頭が同時に横臥出来ないほど豚密度を高めても豚体表は糞で汚れることは殆どなかった。一方、コンクリート床は尿と糞が歩行により泥化し、横臥した豚は汚れが多かった。

（３）排泄物（糞尿）の情況：肥育豚一頭の排泄尿量は３．６リットル／日と多く、一般の養豚場では床の洗浄水も多く、汚水浄化施設が必要である。本試験の房の外壁下部に床水の排水口があるが、通気区からの排液は一切認められなかった。これに対し、無通気区からは尿や洗浄水が常に排出されていた。
糞やモミ殻の一頭あたりの発酵発熱（糞０．８５１ｋｃaｌ、モミ殻０．０５６ｋｃaｌ）による水蒸発量は１．０リットル／日、堆肥表面からの蒸発量は２．３リットル／日（堆肥表面は平面でなく表面積が広いので蒸発量が多い）、残りは低水分のコンプレッサー送気による乾燥で尿や糞水分の殆どが蒸発すると考えられ、排水を出さない養豚が可能であった。

（４）臭気の発生：臭気を床に鼻を近づけ臭覚で時折調査したところ、モミ殻床からは悪臭の発生は殆どなく、アンモニア臭は感知できなかった。一方、コンクリート床では豚糞尿特有の悪臭があり、アンモニア臭もあった。好気性発酵は微生物の増殖が盛んで窒素が微生物の体になり、また、有酸素ではアンモニアが無臭の硝酸や亜硝酸に変化し、最重要肥料成分である窒素を空中発散で失う量が少なく、高窒素の良質堆肥の生産が可能と考えられる。

（５）床温度：発酵の状態を床温度で推察した。肥育開始から数日で床温度が上昇し、気温より高くなり発酵熱の発生が認められ、豚密度が高い通気Ａ区が通気Ｂ区より温度が高い傾向にあったのは発酵原料である糞尿の供給が多かったからと考えられる。豚は特定の場所で排泄する習性があり、排泄物の多い場所では時に５０℃を超えることがあった。堆肥化発酵では６０℃以上になるのが一般であるが、通気性の良いモミ殻層は体積厚さが薄く散熱量が大きいので、高温にはならないものと考えられる。

（６）肥育成績：全ての試験豚は健康に成長し、全頭を肉用として出荷した。飼料要求率（飼料摂取量÷増体量）は通気区で低く、また、通気Ａ区が通気Ｂ区より低かった。豚は体毛が少なく、体温保持に要するエネルギーが大きい。床温度の高い通気Ａ区で飼料要求率が最も低い傾向は横臥時の体温維持エネルギーが少ないためと推察される。

（７）肥育コスト：一頭あたり通気Ａ区で４．４４リットル／分、通気Ｂ区で８．０リットル／分の空気を供給した。コンプレッサー性能は出力規模が異なっていても概ねｋｗあたり１，１００リットル／分前後であり、期間中の消費電量の累計は一頭あたり通気Ａ区で８．７５ｋｗｈ、通気Ｂ区で１５．４８ｋｗｈであった。低圧電力ｋｗｈの価格は冬季１３．３７円、夏期１４．８２円（関西電力２０１８年３月現在）であり、夏期で一頭あたりの電気料金は通気Ａ区で１２９．６円、通気Ｂ区で２２９．４円である。
期間中の労働費は時間給１０００円とするとは一頭あたり労働費は通気Ａ区２，９５０円、無通気区１２，０７０円である。堆肥化施設や汚水浄化施設は設置費が大きく、養豚場施設全体の設備費の半分以上に及ぶ場合も多く、その維持費や電気料金などランニングコスト、副資材費、薬品費も無視できない。モミ殻はライスセンタ−などで無料で譲渡しており、運搬費だけで入手できる。通気で差が生じるコストを図８にまとめた。

（８）その他：ノズル孔を装着したパイプはコンクリート床上に設置したので、手作業でのモミ殻の搬入出では問題ないがパワーショベルなどによる機械化する場合は図１〜２に示すように床に埋め込んで設置することが望ましい。また、ノズル孔の配置を排泄域に多くして通気量を増やすと共にその他の場所は通気量を減らして電気料金の低減を図ることが望ましい。
試験終了後に取り出した床モミ殻は新鮮な糞や尿を含み水分６０％程度の未熟堆肥なので、２ヶ月程度の簡単な堆積切り返し方式で完熟堆肥の製造が可能である。
また本実験の結果、この実施例によれば少なくとも次のような利点があることが確認できた。
１）ノズル孔の目詰まりがなく、確実に通気
２）除糞（糞かき）作業が不要、労働費の大幅な削減
３）堆肥化施設、汚水浄化施設やそのランニングコストが不要
４）汚水を出さず、悪臭発生の減少で環境保全

３飼育床
４給気管
６ノズル（ノズル部）
６ａノズル孔
１１吸収材
Ａ居住域
Ｂ排泄域

Claims

動物を居住させて飼育する飼育床（３）に、堆肥化可能で動物の排泄物中の水分を吸収する多数の細片状の吸収材（１１）を嵩高４００〜７００ｍｍ敷き均し、上記飼育床（３）の床面側に配管され細径の多数のノズル孔（６ａ）を備えた給気管（４）より上記敷き均された吸収材（１１）内に高圧エアを噴出させて供給し、前記動物の居住状態で飼育床（３）上の排泄物を含む吸収材（１１）を発酵させる動物飼育床における排泄物の好気性発酵処理方法。
高圧エアの発生装置としてエアコンプレッサーを用い、高圧エアの圧力が０．３ＭＰａ以上である請求項１に記載の動物飼育床における排泄物の好気性発酵処理方法。
飼育床（３）上で動物の排泄が集中する排泄域（Ｂ）の単位面積当りのノズル孔（６ａ）の配置密度又は配管密度を、上記排泄域（Ｂ）以外の居住域（Ａ）の上記各密度より高くした請求項１又は２に記載の動物飼育床における排泄物の好気性発酵処理方法。
ノズル孔（６ａ）を備えたノズル部（６）及び給気管（４）の上面が飼育床（３）の床面以下になるようにノズル部（６）及び給気管（４）を飼育床（３）内に収容して使用する請求項１〜３のいずれかに記載の動物飼育床における排泄物の好気性発酵処理方法。