Method for circulating type protected cultivation
专利汇可以提供Method for circulating type protected cultivation专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for circulating type protected cultivation comprising utilizing organic wastes such as garbages, livestock excreta or cultivation residues of the protected cultivation as resources required for the protected cultivation.
SOLUTION: This method for the circulating type protected cultivation comprises the following steps, a cultivating step of cultivating plants in a plant factory 1, a methane fermenting step of carrying out methane fermentation of the cultivation residues rejected in the cultivating step in methane fermenting equipment 3, a power generating step of supplying a biogas produced in the methane fermenting step as a fuel to a combined heat supply type power generating apparatus 5 and generating power or a combustion step of supplying the biogas as the fuel to a boiler and burning the biogas. At least any of electricity, heat and gaseous carbon dioxide produced in the power generating step or combustion step as the resources consumed in the cultivating step are fed to the plant factory 1.
COPYRIGHT: (C)2003,JPO，下面是Method for circulating type protected cultivation专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は循環型施設栽培方法に関し、植物工場などでの施設栽培において有機性廃棄物をリサイクルする技術に係るものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、植物工場などで施設栽培を行う場合には、植物の生育環境を人工的に最適な状態に制御して植物の成長を促進することができる。 しかし、施設栽培はそのランニングコストが高く、現状では採算が取りにくい。 施設栽培における主なコスト要因として以下のものがある。 １． 電気代：光源にナトリウムランプなどの人工光を用いる場合には電照に要するコストが最も大きくなり、その他に栽培養液を循環するポンプ等の駆動に要するものがある。 ２． 燃料代：生育環境を制御するために、栽培ハウス内の温度を一定範囲に調節する必要があり、特に冬場の暖房にコストが掛かる。 ３． 炭酸ガス代：植物の成長を促進するために、栽培ハウス内の炭酸ガス濃度を一定値以上に保つことが必要な場合がある。 炭酸ガスを燃焼によって作りだす場合には燃料として天然ガスのようなクリーンな燃料が必要となるので、一般的には化学工業的に製造した炭酸ガスをボンベで購入する場合が多い。 ４． 肥料代：栽培養液栽培の場合には、特定の肥料成分濃度の栽培養液を使用する。 肥料は固形で購入して溶解させて使用する。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、植物工場などで施設栽培する場合には、栽培した作物の内で出荷できない部分（栽培残渣、製品ロス）が４０〜７０％にも達し、その処分が問題となっている。 また、国内で施設栽培を行う場合には、作物の生育や作業環境を考慮すると夏場の冷房が必要であるがコストの問題から現在において栽培ハウス内を冷房をしているところはなく、高温の生育環境が作物の生育へ与える悪影響や、高温で劣悪な作業環境が問題となっている。 【０００４】一方、生ごみや家畜糞尿をメタン発酵した後の発酵汚泥を脱水または膜分離した脱離液は、肥効成分である窒素をアンモニアとして１５００〜３０００ｍ
ｇ／Ｌ程度を含んでおり、この脱離液を水耕栽培の栽培養液の成分調整用として使うという方法が考えられる。
しかし、脱離液は塩分も塩素イオン濃度で１５００〜２
５００ｍｇ／Ｌ程度含んでおり、栽培養液として適切な窒素濃度である３０〜５０ｍｇ／Ｌに脱離液を希釈調節した場合でも、塩素イオン濃度は３０〜４０ｍｇ／Ｌ程度含まれることになり、通常の栽培養液の１０ｍｇ／Ｌ
前後に比べてその濃度は依然として高く、施用する作物の種類によっては問題があった。 【０００５】本発明は上記した課題を解決するものであり、生ごみ、家畜糞尿、施設栽培の栽培残渣等の有機性廃棄物を施設栽培に必要な資源として利用する循環型施設栽培方法を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の循環型施設栽培方法は、
栽培施設内で植物を栽培する栽培工程と、栽培工程において発生する栽培残渣を発酵槽でメタン発酵させるメタン発酵工程と、メタン発酵工程で生成するバイオガスを燃料として熱併給型発電装置に供給して発電する発電工程もしくはバイオガスを燃料としてボイラーに供給して燃焼させる燃焼工程とを有し、発電工程もしくは燃焼工程で発生する電気、熱、炭酸ガスのうちで少なくとも何れかを栽培工程で消費する資源として栽培施設へ供給するものである。 【０００７】請求項２に記載の本発明の循環型施設栽培方法は、発電工程もしくは燃焼工程で発生する電気もしくは熱によって冷凍機を駆動し、冷凍機で発生する冷熱で栽培工程の施設内を冷房するものである。 【０００８】請求項３に記載の本発明の循環型施設栽培方法は、栽培工程とは異なる別所で発生する有機性廃棄物を栽培残渣に混合してメタン発酵工程でメタン発酵させるものである。 【０００９】請求項４に記載の本発明の循環型施設栽培方法は、発電工程もしくは燃焼工程で発生する炭酸ガスを栽培工程へ供給する場合に、メタン発酵工程で生成するバイオガスを脱硫した後に、発電工程もしくは燃焼工程へ供給するものである。 【００１０】請求項５に記載の本発明の循環型施設栽培方法は、メタン発酵工程で発生するメタン発酵残渣を乾燥手段で乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程で蒸発した水分を凝縮水として回収する凝縮工程とを有し、回収した凝縮水を栽培工程で使用する栽培養液の温度、成分調整に供するものである。 【００１１】請求項６に記載の本発明の循環型施設栽培方法は、凝縮工程で回収した凝縮水にメタン発酵工程で発酵液を膜分離して得られる膜分離液を混合した混合液を、栽培工程で使用する栽培養液の温度、成分調整に供するものである。 請求項７に記載の本発明の循環型施設栽培方法は、凝縮工程の凝縮水もしくはメタン発酵工程の膜分離液と凝縮水の混合液を生物学的硝化工程に供給して凝縮水もしくは混合液中のアンモニアを硝化した後に、生物学的硝化工程の処理水を栽培工程で使用する栽培養液の温度、成分調整に供するものである。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 図１において、栽培工程をなす植物工場１は栽培施設内で植物を栽培するものであり、栽培施設内では植物の生育環境を制御するために電力、
熱、冷熱、二酸化炭素を消費する。 電力は栽培施設内の人工光源や栽培養液の循環ポンプ等で消費し、熱は冬季や夜間の暖房、給湯、植物の乾燥加工に消費し、冷熱は夏場の冷房に消費し、二酸化炭素は植物の成長を促進するために消費する。 【００１３】植物工場１では生産した野菜や花卉を直接取引きや市場取引によって消費者２である周辺地域住民、食品製造業者、食品販売業者等へ出荷し、栽培残渣をメタン発酵工程のメタン発酵設備３へ供給する。 【００１４】メタン発酵設備３では栽培工程において発生する栽培残渣だけではバイオガスの発生量が不足するので、消費者２から排出される野菜の切り屑等の生ごみや家畜糞尿等の有機性廃棄物を栽培残渣と合わせて発酵槽でメタン発酵させることで十分なバイオガス量を確保し、エネルギーの完全自給を可能となす。 【００１５】メタン発酵設備３には膜分離設備４が付帯しており、膜分離設備４はメタン発酵槽内へ浸漬する浸漬型膜分離装置（液中膜）でも良く、メタン発酵槽外に配置する槽外型でも良い。 膜分離設備４はメタン発酵設備３の発酵液を膜分離して膜分離液を取り出す。 【００１６】メタン発酵工程で生成するバイオガスは脱硫した後に発電工程の熱併給型発電装置５もしくは燃焼工程のボイラー（図示省略）に供給し、熱併給型発電装置５もしくはボイラーで発生する電気、熱、炭酸ガスを植物工場１へ栽培工程で消費する資源として供給する。 【００１７】例えば、１ｈａの栽培床面積を有する植物工場１で、バジル、サニーレタス、ほうれん草などの軟弱野菜（年間２００〜３００万株）を栽培する場合に、
電気照明のための電力約３８００ｋＷｈ／ｄ、熱約４３
０万ｋｃａｌ／ｄ、ＣＯ 2約３５ｋｇ／ｄが必要になる。 このため、生ごみ２０ｔ／ｄをメタン発酵し、得られたバイオガスで熱併給型発電装置５を駆動することにより、電力４３００ｋＷｈ／ｄ、熱６１５万ｋｃａｌ／
ｄを得ることができ、必要電力および必要熱量の全てを賄うことができ、年間約２６００万円のコスト削減になる。 【００１８】また、１ｈａの栽培床面積を有する植物工場１で、パプリカの養液栽培（年間１５ｔ生産）を行う場合に、自然光で栽培するので電気照明の電力はほとんど消費しないが、夜間の最低温度を１５℃以上に保持する必要があるので、熱１２００万ｋｃａｌ／ｄが必要になる。 このため、生ごみ２０ｔ／ｄをメタン発酵し、得られたバイオガスを全てボイラーで燃焼させれば、必要な熱量の全てを賄うことができ、年間約１１００万円のコスト削減となる。 【００１９】また、夏場には熱量がかなり余るので、この熱を吸収式の冷凍機６に供給し、発生する冷熱で栽培工程の施設内を昼間に冷房することにより、養液中のアンモニアのガス化による作物への悪影響や、劣悪な作業環境を改善できる。 【００２０】メタン発酵設備３で発生するメタン発酵残渣は乾燥設備７に供給する。 乾燥設備７では乾燥工程において乾燥機でメタン発酵残渣を乾燥させて乾燥堆肥となし、乾燥工程で蒸発した水分を凝縮工程で凝縮水として回収する。 【００２１】回収した凝縮水は塩分が無い殺菌されたアンモニア水であるので、植物工場１へ単独で直接に堆肥・水として供給しても良く、あるいはメタン発酵工程で得られた膜分離液を混合した混合液として供給しても良く、塩分濃度の低い栽培養液の肥料成分として供給して栽培養液の温度、成分調整を行う。 また、膜分離液のみを供給しても良いが、塩分濃度を１０ｍｇ／Ｌ以下に抑え込むために、少量しか供給できない。 【００２２】さらに、凝縮水または凝縮水と膜分離液との混合液では、特に高温時にアンモニアガスや亜硝酸ガスが発生し、作物の葉の白化現象が生じるなど作物への悪影響が生じる場合があるので、凝縮水もしくは分離液と凝縮水の混合液を生物学的硝化槽８に供給して凝縮水もしくは混合液中のアンモニアを硝化して硝酸に転換した後に、生物学的硝化槽８の処理水を植物工場１へ供給して栽培養液の温度、成分調整を行う肥効成分に供しても良い。 【００２３】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、栽培工程で発生する栽培残渣を単独で、もしくは別所にて発生する生ごみや畜産糞尿等の有機性廃棄物とともにメタン発酵させ、発生するバイオガスを燃料として得られた電気、熱、冷熱、炭酸ガスを栽培工程へ資源として還元して作物を生産し、生産した作物を事業者へ供給することにより、食糧の循環を低コストで完結できる。 さらにメタン発酵残渣の乾燥時に蒸発した水分を凝縮水として回収し、この塩分が無い殺菌されたアンモニア水である凝縮水を栽培養液の肥料成分として供給して栽培養液の温度、成分調整を行うことにより、肥料に要するコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態における循環型施設栽培方法を示す模式図である。 【符号の説明】 １ 植物工場２ 消費者３ メタン発酵設備４ 膜分離設備５ 熱併給型発電装置６ 冷凍機７ 乾燥設備８ 生物学的硝化槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 3/34 Ｃ０２Ｆ 3/34 １０１Ａ ４Ｈ０６１ １０１ 11/04 Ａ 11/04 11/12 Ｅ 11/12 Ｚ Ｃ０５Ｆ 17/00 Ｃ０５Ｆ 17/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＣ (72)発明者 植松 淳 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内(72)発明者 加藤 正滋 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内(72)発明者 本堀 俊彦 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内Ｆターム(参考） 2B314 MA14 MA39 MA62 MA67 MA70 PD43 PD50 4D004 AA02 AA03 BA03 CA18 4D028 AB00 4D040 BB00 DD14 4D059 AA01 AA07 AA23 BA12 BA15 BD00 BE42 BE49 CA07 CA22 CC01 4H061 AA02 CC36 CC55 FF02 FF06 GG19 GG50
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