最近の環境対策試験の概要について

Size: px

Start display at page:

Download "最近の環境対策試験の概要について"

ありさしろみず
5 years ago
Views:

1 最近の畜産環境対策試験の概要について畜産試験場飼料環境 Ⅰ. はじめに近年の地球温暖化現象や環境保全などを背景にわが国においては環境と調和した循環型社会の構築が大命題とされているところである農業分野においてはこれを受けいわゆる環境三法が制定され堆肥による土づくりと化学肥料や化学農薬の低減を一体的に行う持続性の高い農業生産方式消費者との連携による有機農産物等の産地づくり家畜排せつ物の適正管理と有機性資源の循環利用の促進が求められているところであるこのようなことから本県においては香川県新世紀基本構想香川県農業農村基本計画の中で環境と調和した循環型農業の確立を重点項目として掲げ家畜排せつ物等未利用資源の循環利用に関する基本方針や香川県循環型農業推進マスタープランを策定し施策展開しているところである特に畜産分野においては平成 16 年 11 月家畜排せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律が完全施行され畜産環境問題の解決が求められているところであり試験研究機関についてはより一層の技術開発情報提供が望まれているところである畜産試験場ではこれまでに場内での実証展示のほか畜産研究談話会研究報告かがわ畜試情報をはじめ普及組織などを通じ環境対策関連技術としてシュウマン線による脱臭技術光触媒による悪臭防止技術送風方式による堆肥化技術等の情報発信を行なってきたが今回は最近畜産試験場で取組んでいる畜産系コンポスト化処理時の臭気低減ケナフや土壌菌群を利用した水質浄化あるいは脱臭さらには堆肥化シートによる良質堆肥生産技術等の環境対策試験についてその概要をお知らせする Ⅱ. 環境対策試験の概要 1 畜産系コンポスト化処理時の臭気低減に関す研究 1) 目的臭気問題は今後の畜産経営の存続を左右する重要な問題であるが根本的な解決が得られていない特に場所をあまり取らず自動運転の家畜ふん尿処理施設として普及した縦型発酵施設 ( オートコンポ ) では運転時に高濃度の臭気が発生することが知られておりその脱臭方法としておが屑脱臭法が一般的に取り入れられているこの脱臭法はおが屑の定期的交換がなければ脱臭効果は激減することが分かっているものの農家段階では交換に経費と労力がかかるため定期的に実施できていないのが実情であるこのため効率的かつ経済的な脱臭方法を検討したなおこの研究は県内試験研究機関共同研究として畜産試験場環境保健研究センターが共同で実施した 2) 方法及び結果の概要オートコンポから排出される臭気が主に高濃度のアンモニアと硫黄系物質の 2 成分系の臭気であることから脱臭方策としてまずアンモニアを除去し次いで硫黄系物質を除去する 2 段処理法を検討し一次処理としてスクラバー方式 ( 水洗浄方式 ) による脱臭次いで二次処理として生物脱臭を選択し試験した

(1) 一次処理スクラバー方式による脱臭方法 ( 畜産試験場 ) 室内実験用に散水量ガス風量ガス濃度を調整できる実験プラント ( 写真 1) を製作し脱臭槽内に入れる充填資材毎に脱臭試験等を実施した本機のガス生成部はガス風量を 5~2l/min ガス濃度を 1,~3,ppm に可変できる方式とし脱臭槽部は散水量を水道圧に対してそれぞれ.25.5 1. 2.

2 (1) 一次処理スクラバー方式による脱臭方法 ( 畜産試験場 ) 室内実験用に散水量ガス風量ガス濃度を調整できる実験プラント ( 写真 1) を製作し脱臭槽内に入れる充填資材毎に脱臭試験等を実施した本機のガス生成部はガス風量を 5~2l/min ガス濃度を 1,~3,ppm に可変できる方式とし脱臭槽部は散水量を水道圧に対してそれぞれ l/min の一定量で散水できるノズルの交換式とした充填資材については廃プラスチック TP リング五色石木材チップ剪定材チップ竹チップバーミキュライトの 7 種類とし散水量ガス風量ガス濃度等の条件を変更して排ガス濃度 ( アンモニアガス ) を北川式ガス採取器で測定した結果の概要 1 脱臭槽に充填材を充填せずに散水のみで稼動させ散水量.5l/min 以上の散水で 9% 以上の脱臭率が認められた ( 表 1) 2 7 種類の充填材毎の脱臭試験を実施し木材チップ剪定材チップ竹チップバーミキュライトの有機系充填材全て 1% の脱臭率が認められた ( 表 2) 表 1. 散水量毎アンモニアガス脱臭率及び濃度散水量ガス風量ガス濃度 ppm (6) (85) (18) (4) (5) (6) (35) () (5) (35) (35) (4) ppm (1) (12) (38) (6) (1) (14) (4) (5) (96) (35) () (5) ppm (18) (2) (48) (1) (17) (3) (5) (8) (125) (4) (6) (8) 表 2. 充填材毎のアンモニア除去率及び濃度写真 1 1 次処理施設除去率 %( ) 内数値 ppm ガス風量 (l/min) 廃プラスチック (8) 93(2) 84(48) TPリング 1(1) (4) 95(16) 五色石 1(6) 1(7) (6) 木材チップ 1() 1() 1() 剪定材チップ 1() 1() 1() 竹チップ 1() 1() 1() バーミキュライト 1() 1() 1() ( ガス濃度 3,ppm 散水量を.25l/min の場合 )

3 (2) 二次処理生物脱臭方式 ( 環境保健研究センター ) 室内実験用の脱臭性能試験装置及び担体性能試験装置を試作した脱臭微生物起源は活性汚泥土壌堆肥腐葉土の 4 種類とし微生物固定化担体は比較的容易に入手可能な軽石鉢底の石 ( 軽石及び竹炭の混合物 ) ゼオライトピュアサンド ( 水槽の底石 ) バ - ミキュライト竹チップカキ殻ピ - トモスおが屑の 9 種類を選択した結果の概要 1 アンモニアに対する脱臭性能は土壌堆肥活性汚泥起源の微生物が同等に高い性能を示したが腐葉土起源のものはやや性能が劣っていた以降の試験には移植しやすい液状である活性汚泥を用いることとした 2 各担体のアンモニアガス吸着試験の結果 9 担体のうちゼオライトが優れておりカキ殻おが屑ピュアサンドはほとんどアンモニアガスを吸着しなかった担体を水洗浄することでアンモニアガスの除去割合は大きくなった 3 活性汚泥を植種した各担体における脱臭試験では竹チップ以外で効果が高かった担体に対する植種のし易さ通気抵抗価格等の問題から固定化担体としてはカキ殻軽石鉢底の石が有望である 25 出口濃度入口濃度空間速度 2 アンモニア濃度 (ppm) 空間速度 (1/h) 経過日数 ( 日 ) 図 1 カキ殻でのアンモニア脱臭

4 2 土壌菌群を利用した悪臭防止技術に関する研究 1) 目的堆肥化処理等に伴い発生する悪臭に対し従来から様々な対処法が考えられて来たところであるそれぞれの方法の効果はある程度認められるとはいうものの抜本的即効的な解決策が見当たらずその対策に苦慮しているところであるこのような中で一部の畜産農家においては悪臭低減対策として土壌菌 ( 微生物 ) 等を利用した家畜ふん尿処理を実施しこの方法によって悪臭に対する一応の効果があり堆肥化施設及び畜舎から悪臭が少なくなったとの情報がある悪臭は感覚的な部分も大きくまた環境要因等によって測定数値に大きな差が出るため野外試験では効果判定がし難い面があるこのため小型堆肥化実験装置 ( かぐや姫 ) を利用して土壌菌による堆肥化試験を行った 2) 方法小型堆肥化実験装置を利用して土壌菌を含む堆肥 ( 以下土壌菌という ) による堆肥処理を試験した (1) 試験材料と方法試験区 : 牛ふん又は鶏ふんに水分調整剤として土壌菌を混合し堆肥化対照区 : 牛ふん又は鶏ふんに水分調整剤としておが屑を混合し堆肥化 (2) 試験期間平成 17 年 6 月 ~8 月 (3) 調査項目発酵温度臭気濃度 ( アンモニア硫化水素硫化メチル等 ) 3) 結果の概要 (1) 牛ふん使用試験アンモニア濃度の推移は試験区では全期間を通じてごくわずかしか発生しなかった対照区は 3 日目をピークに上昇し以後低下し 7 日目には臭気が測定できなかった硫化メチル硫化水素は対照区のほうが試験区より高い値を示した (2) 鶏ふん使用試験アンモニア濃度は対照区が試験区より高濃度で推移したトリメチルアミンメチルメルカプタン硫化メチルは対照区が高い値をしました二硫化メチルは試験区が高い値を示した牛ふん堆肥のアンモニア濃度 ppm 日目 3 日目試験区対照区 ppm 硫化水素濃度 2 日目 3 日目試験区対照区経過日数経過日数図 1 牛ふん堆肥のアンモニア濃度の推移図 2 牛ふん堆肥の硫化水素濃度の推移

鶏ふん堆肥のアンモニア濃度鶏ふん堆肥のトリメチルアミン濃度 ppm 35 3 25 2 15 1 5 2 日目 3 日目試験区対照区 ppm 16 14 12 1 8 6 4 2

5 鶏ふん堆肥のアンモニア濃度鶏ふん堆肥のトリメチルアミン濃度 ppm 日目 3 日目試験区対照区 ppm 日目 3 日目試験区対照区経過日数経過日数図 3 鶏ふん堆肥のアンモニア濃度の推移図 4 鶏ふん堆肥のトリメチルアミン濃度の推移写真 1 小型堆肥化実験装置で堆肥化試験

6 3 ケナフ栽培を利用した畜産処理水の浄化 1) 目的畜産経営から排出される尿汚水は浄化槽で処理されているが環境保全の観点からより一層の水質の浄化が求められているその処理水の利用は畜舎洗浄水や圃場への散水等として再利用しているが家畜の多頭化等により処理水が多く安定的な利用が困難となっているさらに畜舎等の洗浄水利用では窒素やリン等の無機成分の蓄積や衛生等の問題が懸念されているそこでケナフを利用し安価に畜産処理水の浄化を図るとともに飼料作物としての利用可能性を調査した 2) 方法 (1) 供試処理水家畜の尿及び畜舎洗浄水等の混合水を活性汚泥で処理した水 (2) 供試植物ケナフ (3) 栽培方法試験区 : 素焼きの鉢にケナフを植栽対照区 : 植栽なし各区を 1L 用のポリ容器に入れ畜産処理水を鉢の 1/2 程度浸し処理水の減少を追跡した (4) 調査項目供試植物の生育調査処理水の水質及び水量の経過的な変化等 3) 結果の概要 (1) 栽培期間中 (7/7~1/28) に試験区は対照区に比べて 3.5 倍 1 株当たり 31L の処理水を吸収した ( 図 1) (2) 栽培期間中の処理水の ph は 6~7 のやや酸性で試験区対照区ともに ph 8~9 のアルカリで推移した EC は処理水 < 試験区 < 対照区の順で高かった処理水の全窒素は栽培期間が経過するに従って減少し 1 株当たりの吸収量は N2,85mg P142mg であった (3) ケナフの水耕栽培と土耕栽培の比較では成育及び一般成分で大きな違いがなかったが硝酸態窒素濃度は 5.5 倍の差があったまた開花前のケナフを黒毛和種に給与したところ茎や枝に比べ葉の採食性がよかった吸収量 (L) 延べ水分吸収量対照区試験区 7/7 8/4 9/1 9/29 1/27 栽培期間図 1 期間中延べ水分吸収量水耕栽培土耕栽培水分粗蛋白質粗脂肪可溶無窒素物粗繊維粗灰分硝酸態窒素濃度 476ppm 86ppm 1 番草開花期乾物中表示表 1 ケナフの一般成分 (%)

表 2 期間中の水質の変化 (mg/l) ph EC 全 N 全 P 7/7 7/28 9/1 1/1 処理水 6.4 6.6 6.6 7.

8 9.2 8. 対照区 6.4 9.8 1. 9.6 処理水 123 87 112 78 試験区 123 148 16 11 対照区

7 表 2 期間中の水質の変化 (mg/l) ph EC 全 N 全 P 7/7 7/28 9/1 1/1 処理水試験区対照区処理水試験区対照区処理水試験区対照区処理水試験区対照区写真 2 ケナフの花写真 1 ケナフ試験風景

8 4 堆肥化シートによる良質堆肥生産技術の確立 1) 目的堆肥化シートは低コストで容易に取り入れることができ普及が期待される堆肥化資材であるそこで堆肥化シートを使って良質堆肥を生産する技術を確立するため堆肥化時に素材の異なる 4 市販堆肥化シートを使ってその性能特徴を調査した 2) 方法汚水排出のため傾斜をつけた地面に防水シートを敷きその上に家畜ふんを堆積堆肥化シートで被覆し堆肥化した (1) 試験材料 1 家畜ふん : 牛ふん主体の家畜ふん ( 水分 7% 程度 ) 2 被覆素材 : 下敷き防水シート不透湿性シート ( フルーシート ) 上掛け堆肥化シート材質別 4 種類 ( 表 1) 表 1 上掛け堆肥化シートの概要材質通気性耐用年数価格 ( 円 / m2 ) 備考 1 ホリエチレン (B) 無 2~3 63 フルーシート 2 ホリフロヒレン (S) 有 3 34~37 TY 社 3 ホリエチレン (T) 有 7 24 TK 社 4 ホリオレフィン (C) 有 2~3 142~145 Y 社 (2) 試験期間 : 平成 16 年 9 月 ~12 月 (3 ヶ月 ) (3) 試験条件 :1 各試験区毎に家畜ふんを直径 3m 高さ 1.5m に堆積した 2 供試期間中切返しをしない 3 暗渠排水及び通気配管は設置しない (4) 調査項目 : 発酵温度水分含量 3) 結果の概要 (1) 表面付近の発酵温度は被覆後 3 日以降ポリオレフィン (C) が 45 日以降ポリエチレン (T) が高い傾向を示した中心部の発酵温度は常に通気性のあるシートが高く特に被覆後 3 日間はポリプロピレン (S) とポリエチレン (T) の発酵温度が他に比べ高く推移した

9 (S) 5 (C) 5 (C) (T) 温度 4 3 (T) (S) 温度 4 3 ( フルーシート ) 2 1 ポリエチレン ( フルーシート ) 通気性ポリプロピレン (S) 通気性ポリエチレン (T) 通気性ポリオレフィン (C) ( フルーシート ) 2 1 ポリプロピレン ( フルーシート ) 通気性ポリプロピレン (S) 通気性ポリエチレン (T) 通気性ポリオレフィン (C) 9/1 9/3 1/2 11/9 図 1 表面温度の推移 11/29 9/1 9/3 1/2 11/9 図 2 堆積中心温度の推移 11/29 (2) 表面付近の水分含量は期間を通してほとんど低下しなかったが中心部の水分含量は徐々に低下したポリエチレン (T) には雨水の侵入が見られ 9 月 3 日 1 月 1 日 1 月 2 日頃の豪雨で水分量の増加と発酵温度の低下が顕著に認められた (3) 通気性能はポリプロピレン (S) とポリエチレン (T) が高く防水性はブルーシートポリプロピレン (S) ポリオレフィン (C) が高かった透湿性は特に差が認められなかった (T) 75 (T) 水分含量 % (S) (C) ( フルーシート ) 水分含量 % (S) ( フルーシート ) 55 5 ポリプロピレン ( フルーシート ) 通気性ポリプロピレン (S) 通気性ポリエチレン (T) 通気性ポリオレフィン (C) 図 3 堆積表面の水分変化 55 5 ポリプロピレン ( フルーシート ) (C) 通気性ポリプロピレン (S) 通気性ポリエチレン (T) 通気性ポリオレフィン (C) 図 4 中心部の水分変化

畜産環境情報 < 第 63 号 > 1. 畜産の汚水から窒素を除去するということはどういうことか 2. 家畜排せつ物のエネルギー高度利用南国興産を例に 3. 岡山県の畜産と畜産環境対策 4. 兵庫県の畜産と畜産環境対策について

畜産環境情報 < 第 63 号 > 1. 畜産の汚水から窒素を除去するということはどういうことか 2. 家畜排せつ物のエネルギー高度利用南国興産を例に 3. 岡山県の畜産と畜産環境対策 4. 兵庫県の畜産と畜産環境対策について日本獣医生命科学大学名誉教授表 1 1 1. 富栄養化 eutrophication T-NT-P SS みずはな (1) 水の華 water bloom Microcystis