[発明が解決しようとする課題]
 畜産農家から排出される畜糞の中には、セ� ��ロースやリグニンが含まれていることが多� ��。例えば、畜糞が鶏糞である場合、鶏糞に� ��まれているセルロースやリグニンは、鶏舎� ��床に敷かれているおが屑等に由来するもの� ��ある。畜糞が牛糞や馬糞である場合、牛糞� ��馬糞に含まれているセルロースやリグニン� ��、牛舎や馬舎の床に敷かれている敷藁に由� ��するものであり、また、牛や馬が体内で消� ��できなかった穀物飼料に由来するものでも� ��る。畜糞が豚糞である場合、豚糞に含まれ� ��いるセルロースやリグニンは、豚舎の床に� ��かれているおが屑に由来するものであり、� ��た、豚が体内で消化できなかった穀物飼料� ��由来するものでもある。

 セルロースやリグニンはなかなか分解しな� ��。このため、畜糞を発酵させても、畜糞の� ��のセルロースやリグニンは完全に分解せず� ��残りやすい。すなわち、セルロースやリグ� ��ンを含んでいる畜糞から製造した肥料の中� ��は、セルロースやリグニンが残っているの� ��ある。
 セルロースやリグニンが残っている肥料を� ��などに施肥すると、肥料の中のセルロース� ��リグニンが土壌の中で徐々に発酵し、その� ��で生育する農作物に根腐れが発生する原因� ��なってしまう。上記堆肥発酵処理装置を用� ��て畜糞から肥料を製造する場合においても� ��かかる問題が発生する。

 また、畜糞の中に、ナトリウム(Na)やアルミ ニウム(Al)が混入していることがある。この� �うな畜糞を発酵させると、発酵した畜糞の� �にナトリウムやアルミニウムがそのまま残� �ていることになってしまう。このような畜� �を発酵させて製造した肥料を畑などに施肥� �ると、肥料の中のナトリウムやアルミニウ� �が畑の作物の生長に障害を及ぼすことにな� �てしまう。ナトリウムは、いわゆる塩害の� �因となる。また、アルミニウムは、土壌が� �性化する原因となる。
 このため、畜産農家は、畜糞の有効利用を� ��ることができず、畜糞の処理に困っている� ��
 本発明は、上記問題を解決するものであり� ��その目的とするところは、畜糞の有効利用� ��処理の両立を可能にする畜糞処理方法を提� ��することである。

[課題を解決するための手段]
 本発明は、その課題を解決するために以下� ��ような構成をとる。請求項1の発明に係る畜 糞処理方法は、畜糞に濃硫酸を加え、畜糞が 含有する炭水化物を加水分解によって糖にし て、畜糞を糖化物にする第1の工程と、前記� �化物に水と酵母菌とを加えて第1の液をつく� ��、当該第1の液の中で、酵母菌が行う発酵に よって前記糖化物からエタノールをつくり、 当該第1の液の中にエタノールができたら、� �該第1の液を、エタノールを含有する第2の液 と、酵母菌及び発酵後に残る第1の残渣物を� �有する第3の液と、に分ける第2の工程と、前 記第2の液からエタノールを蒸留する第3の工� ��と、を有している。

 第1の工程において、畜糞に濃硫酸を加える と、畜糞の中の炭水化物が加水分解して糖に なり、畜糞から糖化物ができる。
 第2の工程において、糖化物に水と酵母菌と を加えて第1の液をつくると、この第1の液の� ��の糖化物が酵母菌によって発酵し、糖化物� ��らエタノールがつくられる。第1の液の中に エタノールがつくられたら、この第1の液を� �エタノールを含有する第2の液と、酵母菌及� ��発酵後に残る第1の残渣物を含有する第3の� �と、に分ける。エタノールを含有する第2の� ��は、酵母菌及び第1の残渣物を含有する第3� �液よりも比重が軽い。この比重差を利用す� �ば、第2の液と第3の液とを容易に分けること が可能である。

 第3の工程において、第2の液からエタノー� �を蒸留する。エタノールの蒸留は常圧蒸留� �よって行うことが可能であるし、減圧蒸留� �よって行うことも可能である。
 第1の工程、第2の工程及び第3の工程によっ� ��畜糞を処理することにより、畜糞からエタ� ��ールをつくることができ、畜糞の有効利用� ��可能になる。
 請求項2の発明に係る畜糞処理方法は、請求 項1に記載の畜糞処理方法であって、前記畜� �にセルロース及びリグニンが含まれている� �

 第1の工程において、濃硫酸が、畜糞の中に 含まれているセルロースを加水分解して糖化 物にする。また、畜糞の中に含まれているリ グニンは、第1の工程でつくられる糖化物の� �に入る。
 第2の工程において、糖化物の中に入ってい るリグニンは、第1の液の中に入る。その後� �第1の液を第2の液と第3の液とに分ける際、� �1の液の中のリグニンは、第3の液よりも比重 が軽いので第2の液の中に入る。

 請求項3の発明に係る畜糞処理方法は、請求 項1又は請求項2に記載の畜糞処理方法であっ� ��、前記第1の工程において、前記畜糞にウォ ラストナイトを加えてから濃硫酸を加える。
 第1の工程において、畜糞にウォラストナイ ト(Wallastonite:ケイ酸カルシウム:CaSiO ₃ )と濃硫酸とを加えると、ウォラストナイト� �濃硫酸とが反応し、糖化物が固化する。固� �した糖化物は、その取り扱いが容易である� �例えば、第1の工程でつくられた糖化物を第2 の工程に送る場合、その糖化物の搬送が容易 である。また、糖化物を貯蔵しておかなくて はならない場合、液体や流動体を扱う必要が ないので、その貯蔵と管理が容易である。な お、ウォラストナイトは天然に産するもので もよいし、合成したものでもよい。

 ウォラストナイトと濃硫酸との反応熱によ� ��て、固化した糖化物が殺菌され、固化した� ��化物における雑菌の繁殖が防止される。
 また、第1の工程で処理する畜糞の中にナト リウムやアルミニウムが混入している場合、 畜糞の中のナトリウムやアルミニウムは、ウ ォラストナイト及び濃硫酸と反応し、ケイ酸 ナトリウム(Na ₂ SiO ₃ )やケイ酸アルミニウム(Al ₂ SiO ₅ )となる。そして、これらのケイ酸ナトリウ� �やケイ酸アルミニウムは、固化した糖化物� �中に入る。
 その後、糖化物の中のケイ酸ナトリウムや� ��イ酸アルミニウムは、第1の液の中に入る。 第1の液の中のケイ酸ナトリウムやケイ酸ア� �ミニウムは、さらに、第2の液や第3の液の中 に入る。

 請求項4の発明に係る畜糞処理方法は、請求 項1から請求項3のうちのいずれかの請求項に� ��載の畜糞処理方法であって、前記第3の液か ら取り出した前記第1の残渣物に、リン、カ� �ウム、カルシウム、マグネシウム、イオウ� �鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、モリブデン� �銅、及び、セレンのうちの少なくともひと� �をミネラル成分として加える第4の工程を有� ��ている。
 第3の液は、酵母菌と発酵後に残る第1の残� �物とを含有している。例えば、第3の液を静� ��等すれば、第1の残渣物が沈澱する。この沈 澱した第1の残渣物を第3の液から取り出すこ� ��は容易である。

 第4の工程において、第3の液から取り出� �た第1の残渣物に、リン(P)、カリウム(K)、カ� ��シウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、イオウ(S)、� �(Fe)、マンガン(Mn)、ホウ素(B)、亜鉛(Zn)、モ� �ブデン(Mo)、銅(Cu)、及び、セレン(Se)のうち� �少なくともひとつをミネラル成分として加� �る。リン、カリウム、カルシウム、マグネ� �ウム、イオウ、鉄、マンガン、ホウ素、亜� �、モリブデン、銅、及び、セレンは、植物� �生長に不可欠の元素であり、必須元素とい� �れている。すなわち、第4の工程でミネラル� ��分を加えた第1の残渣物は、必須元素を含有 することになり、肥料の原料として好ましい 。

 第4の工程でミネラル成分を加えた第1の残� �物は、畜糞に由来する様々な成分をも含有� �ている。この点からもミネラル成分を加え� �第1の残渣物は、肥料の原料として好ましい� ��
 前述したように、第1の工程で処理される畜 糞の中にセルロースが含まれている場合、こ のセルロースは加水分解して糖になってしま い、ミネラル成分を加えた第1の残渣物の中� �セルロースが入ることはない。畜糞の中に� �グニンが含まれている場合、このリグニン� �第2の液の中に入ってしまうので、ミネラル� ��分を加えた第1の残渣物の中にリグニンが入 ることはない。

 したがって、ミネラル成分を加えた第1の残 渣物を肥料の原料にする場合、この原料から 製造される肥料の中にセルロースやリグニン が入ることはない。
 第1の工程で畜糞にウォラストナイトと濃硫 酸を加える場合、第4の工程でミネラル成分� �加えた第1の残渣物は、ウォラストナイトに� ��来するケイ素とカルシウムを含有している� ��この点からもミネラル成分を加えた第1の残 渣物は、肥料の原料として好ましい。

 第3の液の中にケイ酸ナトリウムやケイ酸 アルミニウムが入っている場合、これらのケ イ酸ナトリウムやケイ酸アルミニウムは、そ のまま、第3の液から取り出した第1の残渣物� ��中に入る。かかる第1の残渣物を原料とする 肥料も、その中にケイ酸ナトリウムやケイ酸 アルミニウムが入っている。このような肥料 を畑などに施肥する場合、肥料の中のケイ酸 ナトリウムやケイ酸アルミニウムは、土壌の 中においてゆっくりとしたスピードで徐々に 分解していく。

 したがって、土壌の中に、一挙に多量の� ��トリウムやアルミニウムが、直接、入って� ��まうことがなく、土壌の中のナトリウムや� ��ルミニウムの濃度が低く保たれる。土壌の� ��における微量のナトリウムやアルミニウム� ��、その土壌で生長する植物に対して好まし� ��影響を与える。なぜならば、微量のナトリ� ��ムやアルミニウムは、植物の生長に不可欠� ��元素だからである。

 請求項5の発明に係る畜糞処理方法は、請求 項4に記載の畜糞処理方法であって、前記第2� ��液からエタノールを蒸留した後に残る第2の 残渣物を焼却して焼却灰をつくる第5の工程� �有し、前記第4の工程において、前記第1の残 渣物に、前記ミネラル成分とともに前記焼却 灰を加える。
 第3の工程において、第2の液からのエタノ� �ルの蒸留が終わると、後に、第2の残渣物が� ��る。

 畜糞の中にリグニンが含まれている場合� ��このリグニンは、まず、第3の工程で糖化物 の中に入り、次いで、第2の工程で第1の液の� ��に入り、その後、第2の液の中に入り、第3� �工程で第2の残渣物の中に入る。第5の工程に おいて、第2の残渣物は焼却されて焼却灰に� �る。第2の残渣物の中のリグニンは、焼却に� ��って分解されてしまい、焼却灰の中にリグ� ��ンは入っていない。この焼却灰は、第4の工 程において、ミネラル成分とともに第1の残� �物に加えられる。

 したがって、焼却灰とミネラル成分とを加� ��た第1の残渣物の中にはリグニンが入ってい ない。このため、焼却灰とミネラル成分とを 加えた第1の残渣物は、肥料の原料として不� �合はない。
 なお、第2の残渣物の含水率が高い場合、第 2の残渣物を焼却する前に予め第2の残渣物の� ��水率を低くしておくことが好ましい。第2の 残渣物の含水率を低くすることによって、第 2の残渣物を焼却する際の燃料効率が向上し� �また、第2の残渣物を焼却する設備にかかる� ��荷が小さくなる。例えば、遠心分離や加熱� ��よって第2の残渣物の含水率を低下させるこ とができる。

 第2の液の中にケイ酸ナトリウムやケイ酸ア ルミニウムが入っている場合、これらのケイ 酸ナトリウムやケイ酸アルミニウムは、その まま、第2の残渣物の中に入り、次いで、第2� ��残渣物の焼却灰の中に入る。そして、焼却� ��の中のケイ酸ナトリウムやケイ酸アルミニ� ��ムは、第4の工程で第1の残渣物の中に加え� �れて入る。
 請求項6の発明に係る畜糞処理方法は、請求 項1から請求項5のうちのいずれかの請求項に� ��載の畜糞処理方法であって、前記第3の液か ら前記第1の残渣物を取り出した後に残る第4� ��液に、硫化アンモニウムを加え、硫化アン� ��ニウムを加えた当該第4の液を前記第2の工� �に送る第6の工程を有しており、前記第2の工 程において、前記第6の工程から送られてく� �前記第4の液に前記糖化物を加えて前記第1の 液をつくる。

 第2の工程で糖化物の発酵に用いられる酵 母菌は、まず、第1の液の中に入り、それか� �第3の液の中に入る。そして、第3の液の中の 酵母菌は、第3の液から第1の残渣物を取り出� ��た後に残る第4の液の中に入る。この第4の� �を第2の工程に送ることにより、第4の液の中 の酵母菌を第2の工程における糖化物の発酵� �再び用いることが可能である。

 なお、糖化物の発酵を終えた酵母菌は、� ��の活性度が低下することがある。発明者が� ��行錯誤して得た知見によれば、活性度が低� ��した酵母菌が入っている液の中に、硫化ア� ��モニウムを加えると、液の中の酵母菌の活� ��度が向上する。したがって、第6の工程にお いて、第4の液に硫化アンモニウムを加える� �、第4の液の中の酵母菌の活性度が向上し、� ��4の液の中の酵母菌は糖化物の発酵を再び活 発に行うことが可能である。

 請求項7の発明に係る畜糞処理方法は、請求 項6に記載の畜糞処理方法であって、前記第6� ��工程において、前記第4の液に、硫化アンモ ニウムとともに酵母菌を加える。
 第2の工程において酵母菌の一部が死ぬこと がある。また、第1の液を第2の液と第3の液と に分離する際、酵母菌の一部が第2の液の中� �入ってしまう。さらに、第3の液から第1の残 渣物を取り出す際、酵母菌の一部が第1の残� �物の中に入ってしまう。したがって、第4の� ��の中に存在する生きた酵母菌の数は、既に� ��っている第2の工程の糖化物の発酵において 用いられた酵母菌の数よりも少なくなってい る。

 すなわち、第4の液を第2の工程に送ること� �繰り返すだけでは、第1の液の中で糖化物の� ��酵を行う酵母菌の数が徐々に減少し、第2の 工程の効率が低下することになってしまう。
 第6の工程において、第4の液に硫化アンモ� �ウムとともに酵母菌を加えることによって� �第1の液の中で糖化物の発酵を行う酵母菌の� ��の減少を防止することが可能であり、第2の 工程の効率の低下を防止することが可能であ る。
[発明の効果]
 上記のような畜糞処理方法であるので、畜� ��の有効利用と処理の両立が可能になる。