JP5114694B2 - エネルギー資源としての植物収穫量増量化方法 - Google Patents

Description

本発明は、エネルギー資源としての植物収穫量増量化方法に関する。

本出願人は、この出願に先立って、特開２００１−１８７３１２公開公報に記載の技術を開示した。同技術は、その図３６に示すように、「人から排出された結果物である汚泥を下水処理場からコンポストとして土に供給するとともに下水処理場内の下水を土に散布するなどして土をＮ，Ｐの多い肥えた土壌とし、その土壌に植え付けられた樹木（例えば、ケナフ、サトウキビ、大根、人参、牛蒡など比較的生長の速い作物など）からＯ_２が活発に発生するようにするだけでなく、例えば、ケナフを例にとると、その葉を食料にし落ち葉を堆肥にして利用するようにする。また、幹は炭化してケナフ炭にすることで前記のような脱臭剤や水浄化剤に利用する。さらに、前記作物からアルコールを生成してそのアルコールを車等の燃料に利用したり下水処理設備内の各種動力源に利用する。これらは人に還元されてくるもので、全体として有効なリサイクルシステムを構成する。」ものとして開示されている。そして、前記サトウキビからはアルコール燃料が、トウモロコシからはエタノール燃料が、雑草からはブドウ糖が多数連結したセルロースに基づきアルコール燃料が得られ、ケナフは堆肥として利用され得ることが知られている。

前記公開された技術は、植物を生長させるため、下水処理場から土壌にコンポストや下水散水を施すようにして肥えた土壌をつくり上げるようにするが、実際には自然環境にしたがって生育させる方法であるため、例えば、ケナフにあっては５月上旬〜６月中旬に種まきをして開花するのは９〜１０月頃で、刈り取りは１１月頃というように、自然環境条件、特に温度に左右されて多くを収穫することには限界があった。そのことから、前記燃料や堆肥を得るにも限界があり、その対策が望まれていた。
上記に鑑み、本発明は、エネルギー資源としての植物収穫量増量化方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、下水汚泥・し尿汚泥などの植物・動物 由来の資源としてのコンポストを混合してなるとともに換気機能をもつ温室内に床材とし て設置した堆肥土壌を一年を通じてケナフ・サトウキビ・トウモロコシ・雑草等の植物の 生長に最適な温度に制御・維持するとともに植物の生長が一年を通じて継続的に得られる ように活性化することにより該土壌に植え付けられた植物を生長させ、これらによって得 られる植物を繰り返し回収してその中からエネルギー資源を抽出・利用可能にするエネル ギー資源としての植物収穫量増量化方法であって、前記植物の生長に最適な温度に制御・ 維持するため、汚泥処理施設から発生する汚泥焼却廃熱を導いて前記堆肥土壌内に蛇行状 に通した温熱パイプ内に通すようにする。

本発明によれば、エネルギー資源としての植物収穫量の増量化を図ることができてその結果としてエネルギー資源をより多く効率的に得ることができるようになる。

発明を実施するための最良の形態・実施例

図１および図２は、本発明に係るエネルギー資源としての植物収穫量増量化方法の実施形態を示す。
これらの図にみるように、１は堆肥土壌で、下水処理施設や汚泥処理施設の近隣一帯に設置した床材２の中に一定厚さのもとに拡布されている。この堆肥土壌１は、汚泥処理施設からの汚泥コンポストを混合してなるとともに、床材２上には温室カバー構造体３などにより温室４が形成されている。

一方、下水処理施設の一部としてエアレーションタンク（曝気槽）６が構成されているが、同エアレーションタンク６は、槽本体７に導かれてきた汚水８に散気管９…からの微細エアーを浄化のため拡散接触させるようにされ、その散気は、送風機１０から上部のブロア１１・送り配管１２を通じて送られるエアーによりなされる。
これらの系統においては、図１に仮想線枠で囲むカバーＡに、ブロア１１・送り配管１２から生じる余熱を集めて図示しない送風手段により土壌１内の温熱パイプ１３へと送るようにしてある。この温熱パイプ１３は、図２にその横断面を示すように蛇行状をなす。ここでは、温風を送るようにしてあるが、下水などからの温水を送るようにしてもよい。温風と温水の双方を送るようにしてもよい。
この温風および／または温水の供給手段には、温度センサーによる開閉制御をはじめタイマー制御部も構成されることがある。
尚、汚水処理施設において発生する汚泥焼却排熱（廃熱）その他の発生温熱を図１のように前記供給手段に連通させることもできる。また、図１のソーラーパネル１４を含む発電装置から導かれる温熱ヒーターにより加温するように構成することもできる。

一方、１６は温水散布パイプで温室４内の上方に通されるとともにノズル１７…により温水を散布可能にしてある。このパイプ１６には、エアレーションタンク６との間の連通パイプ１８が接続されている。このパイプ１８上には、保温カバー１９が全長に設けられているとともに、定期散水のためのタイマー制御部２０付きのポンプ２１と、クラスター生成装置２２、および温調部２３が設けられている。エアレーションタンク６内の温水化した汚水は、Ｎ，Ｐを含むものであるが、その汚水は、タイマー制御されるポンプ２１により保温状態のままクラスター化されて微細な水分子とされた状態で適宜時間的間隔で散布される。２４はセンサーで、温室４内および土壌１の温度を検知しながら一定温度（例えば、ケナフの場合には２０度以上）よりも低い場合には、ソーラー１４からの発生熱源により加温されるようになっている。逆に温室４内および土壌１の温度が高くなりすぎた場合には、図示しない換気装置を作動させて温熱内気を排出制御する。

こうしてこの実施形態では植物２５がサトウキビとされ、その植物２５が生長した状態が図１に示されているが、前記のように汚泥コンポストまじりの土壌１で汚水散水の条件でしかも前記のように温熱状態としてあることから植物２５は早期に生長する。一定に生長すると、図２に示すように刈り取り→プレス処理→サイロに集収され、その集収されたサトウキビからアルコール燃料を抽出するようにする。この燃料は、前記温熱化により植物２５がより多く収穫されることから増量化する。この工程を一年を通じて繰り返すものとする。

図３は、他の実施形態を示すもので、コンベア２９上に多数のおが屑製などの床材３０…を配備しておいて同床材３０に前記のような堆肥土壌３１を入れて図示しない温室内でサトウキビである植物３２を生長させるとともに、同植物３２が生長を終えると、コンベア２９を回転駆動してホッパー３３内に投入するようにする。その際、植物３２の幹基より上部はカッター３４で切除されて回収され、燃料抽出される。一方、ホッパー３３内に投入された土壌３１や植物根などは発酵作用によりバイオガスを発生させ、このガスが燃料として利用される。前記のように一旦処理したあとのコンベア２９上には再び床材３０…を用意して次の植物を早期生長させ、前記のように燃料資源とするその繰り返しが一年を通じて行なわれる。
尚、ホッパー３３内に投入された堆肥土壌３１や植物根などの発酵を促進させるため、その中に温熱気を通したり散水したりしてもよい。

図４は、他の実施形態を示し、上水道および工業用水路での水耕栽培方式を示すもので、３７は河川、３８は吸い上げポンプ、３９は浄水池、４０は沈澱池をそれぞれ示し、ここで、浄水池３９内には、受梁４１を支えにして水面を境にして樹脂メッシュ布やヤシの繊維などによる受鉢４２…を平面上配備して内部に池内水が浸透するようにする。池内水にはＮ，Ｐなどが含まれる。各受鉢４２内には、底部に浄化用の炭化材４３が敷かれ、その上の水面上に発泡スチロールなどによるフロート床４４が浮上設置されている。このフロート床４４の多数個所には種を受け入れて保持しサトウキビの根が生長し得るような細い孔４５が配列されているとともに、図４の上の欄に示すように温室４６も設置される。尚、４７は散気装置である。

浄水池３９に導入された河川水はＮ，Ｐが含まれるが、ここで、散気装置４７により上昇して受鉢４２を浸透して固定化されるだけでなく炭化材４３および植物４８…の吸着により除去される。その結果、次の沈澱池４０での沈殿作用もあって最終的に家庭に送られるときにはＮ，Ｐなどのない浄化された水となる。

この実施形態でも散気装置４７および温室４６により水温および室内気の温度は例えば、２０℃以上の早期生長に最適な温度に維持されることから、生長は速く、その回収量は増量化することから一年を通じての抽出燃料の増量化も図られる。

図５および図６は、他の実施形態を示し、下水処理施設の最終沈澱池を例として水耕栽培方式を構成したものである。同沈澱池には、モノレール式の汚泥掻寄装置５０が設置されており、その下流側には水面近くに越流堰５１が間隔をおいて配列されている。その池上には、上梁５２…が横架される一方対応する下方にも下梁５３…が吊り下げボルト５４により垂下されている。下梁５３上には受梁５５が設けられ、その上側を介して多数個の受鉢５６…が設けられている。受鉢５６は、図４に示すような浸透質のものでありその中にフロート材が浮上状態で設けられてサトウキビである植物５７を生長させるようになっている。５８は温室、５９は散気装置である。この実施形態でも散気装置５９および温室５８により水温および室内気の温度は例えば、２０℃以上の早期生長に最適な温度に維持されることから、植物５７の生長は速く、その回収量は増量化することから一年を通じての抽出燃料の増量化も図られる。
尚、図５の図左個所に示すように、沈澱池の上流側水面上にも受鉢５６を配して同様の構成をとってもよい。

図７は下水水路において水耕栽培を構成した実施形態を示すもので、６２は上梁、６３は下梁で、これらの間は吊り下げボルト６４により連結されている。下梁６３上には受鉢６５が配列され、その中にフロート材６６が浮上配備されて植物６７が生長されるようになっている。６８は散気装置であり、図示しない温室も構成されるものとする。
この実施形態でも散気装置６８および温室により水温および室内気の温度は例えば、２０℃以上の早期生長に最適な温度に維持されることから、植物６７の生長は速く、その回収量は増量化することから一年を通じての抽出燃料の増量化も図られる。

図８は一般の池（湖沼）内に浮き体７１により樋状の槽体７２を設け、この槽体７２の中に受鉢７３・フロート材７４および散気装置７５を構成して温室７６内で植物７７を生長させ得るようにしたものである。散気装置７５の駆動源や温熱源としてソーラー７８を設置することもある。
この実施形態でも散気装置７５および温室により水温および室内気の温度は例えば、２０℃以上の早期生長に最適な温度に維持されることから、植物７７の生長は速く、その回収量は増量化することから一年を通じての抽出燃料の増量化も図られる。

図９は付加的な提案例を示すもので、田圃８０の中に、農村集落処理場や公共処理場などから汚泥コンポストを搬入するとともに下水の処理水を注水することにより養分やＮ，Ｐを多く含む土壌８１のもとで植物８２が早期に大きく生長するようになる。コンポストと処理水を同一経路で同時に送るようにしてもよい。８３は温室、８４は温水散水装置である。
この実施形態でも温室により土壌や温室内が、例えば、２０℃以上の早期生長に最適な温度に維持されることから、植物８２の生長は速く、その回収量は増量化することから一年を通じての抽出燃料の増量化も図られる。
尚、同図右下欄に示すように、田圃８０に処理水を送り込み受鉢８５内にフロート材８６を設置して植物８２を生長させるようにしてもよい。８７は散気装置である。

本発明の一実施形態を示す説明図。 図１の要部横断面図。 他の実施形態を示す側面図。 他の実施形態を示す説明図。 他の実施形態を示す説明図。 図５の横断面図。 他の実施形態を示す斜視図。 池内での水耕栽培方式を示す斜視図。 付加的な提案例を示す説明図。

符号の説明

１…堆肥土壌 ４…温室 ６…エアレーションタンク ９…散気装置 ２５…植物

Claims (1)

1. 下水汚泥・し尿汚泥などの植物・動物由来の資源としてのコンポストを混合してなるとと もに換気機能をもつ温室内に床材として設置した堆肥土壌を一年を通じてケナフ・サトウ キビ・トウモロコシ・雑草等の植物の生長に最適な温度に制御・維持するとともに植物の 生長が一年を通じて継続的に得られるように活性化することにより該土壌に植え付けられ た植物を生長させ、これらによって得られる植物を繰り返し回収してその中からエネルギ ー資源を抽出・利用可能にするエネルギー資源としての植物収穫量増量化方法であって、 前記植物の生長に最適な温度に制御・維持するため、汚泥処理施設から発生する汚泥焼却 廃熱を導いて前記堆肥土壌内に蛇行状に通した温熱パイプ内に通すようにするエネルギー 資源としての植物収穫量増量化方法。

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