家畜排せつ物処理の基本と対策について
畜産環境部 主任研究官 黒田 和孝
氏
家畜排せつ物の処理は、畜産農家にとって常に頭を悩ます問題です。牛や豚から排せつされるふん尿はトイレに流れてくれるわけではなく、農家の責任で処理しなければなりません。大量の排せつ物の処理は手間とコストが掛かり、直接的には利益に結びつかないため、経営汚染、悪臭の発生など、様々な環境問題を引き起こします。
平成11年に施工された「家畜排せつ物法」の中では、排せつ物の処理・保管施設の構造や管理の基準を定めており、これに基づいた施設の整備が農家に対して義務付けられました。この施設設備のために法律の施工から5年間の猶予期間が設けられていますが、その期限が2年後に迫っており、施設整備の取り組みは最終段階に入っていると言えるでしょう。
家畜排泄物を、いかにうまく処理し、再利用するか。この問題は、これからの畜産経営を考える上で、避けて通れない課題となっております。
| （単位：件、（％）） |
| 区分 | 悪臭関連 | 水質汚濁 | 害虫発生 | その他 | 計 |
| 乳用牛 | 506 | 363 | 51 | 66 | 867（33.5） |
| 肉用牛 | 164 | 132 | 30 | 16 | 306（11.8） |
| 豚 | 581 | 387 | 20 | 22 | 823（31.8） |
| 鶏 | 281 | 82 | 176 | 16 | 517（20.0） |
| その他 | 50 | 17 | 6 | 9 | 75（2.9） |
| 計 | 1582 | 981 | 283 | 129 | 2588（100.0） |
| 構成比 | 61.1 | 37.9 | 10.9 | 5.0 |
| 資料： | 畜産局調べ |
| 注１： | 発生件数は、苦情内容が重複している場合を含む |
| 2： | その他は、騒音等が主体である |
近年、食品の品質や安全性への関心の高まりから、有機農産物の需要が増加しており、これに伴って、化学肥料や農薬の使用量を削減し、有機肥料の利用を中心とした農業を推進する動きが出てきています。99年7月に施工された「食料・農業・農村基本法（新農業基本法）」には、「自然循環機能の維持増進」に関する既定（第三十二条「国は、農業の自然環境循環機能の維持増進を図るため、農薬及び肥料の適正な使用の確保、家畜排せつ物等の有効利用による地力の増進その他必要な施設を講ずるものとする」）が盛り込まれました。これを踏まえ、具体的な施策を行うことを目的として、三つの法律が施工されました。「家畜排せつ物法」はこのうちの一つであり、他の二つは「肥料取締法の一部改正法（改正肥料取締法）」、「持続性の高い農業生産方式の導入に関する法律（持続型農業促進法）」です。これらは合わせて「環境三法」と呼ばれています。
（改正肥料取締法）
「改正肥料取締法」の主な改正事項は、①堆肥等の特殊肥料の品質表示制度の創設、②一部の特殊肥料の届出制から登録制への移行、の2点です。堆肥等の有機質堆肥は肥料取締法において特殊肥料に区分されており、普通肥料における公的規格の設定、登録・保証票添付の義務等が有りませんでした。しかし、近年特殊肥料の生産量・流通量が増加していること、堆肥等は品質のばらつきが大きく、外見だけでは品質の識別が困難であることなどから、品質表示基準を制定し、表示を義務づけるものとしました。また、汚泥肥料等、有害物質を含むおそれのあるものについて、品質保全を図るために、普通肥料として登録制へ移行しました。これらの措置によって、堆肥に含まれる肥料成分を勘案し、土づくりと合わせて、化学肥料との合理的な組み合わせによる適切な施肥の推進を目的としています。
（持続型農業推進法）
「持続型農業促進法」では、堆肥等を活用した土づくりと化学肥料・農薬の使用低減を一体的に行う「持続性の高い農業生産方式」の普及・浸透を図ることを目的とし、それに取り組む農業者を支援することが規定されています。農家はこのような農業生産方式の導入に関する計画（目標とその達成に必要な施設・機械の購入）を作成し、都道府県知事に提出して認定を受けます。国および都道府県は計画達成のために必要な助言・指導、施設・機械等の装備のための資金の助成、税制上の優遇措置の援助を行うこととしています。
「環境三法」は相互に関連しており、排せつ物の処理から利用までのプロセスをサポートすることで、弱体化した畜産農家と耕種農家の連携の再構築を図るものです（図2）。処理の高度化は、処理物の品質の向上に繋がり、利用促進の点で重要な意味を持っています。
堆肥は有機農業を支える柱であり、その潜在的な需要は少なくないと思われます。需要を見出し、流通の経路を開拓していくことが、リサイクル促進のポイントとなります。
一般的な堆肥化処理では、ふんに稲藁やオガクズ等の副資材を混合し、適当な水分調整を行って堆積します。堆積初期には有機物の活発な分解が起こり、温度が高温（60～80℃）となります。堆積物は次第に圧密化し、分解が停滞してくるので、定期的に堆積を切り崩し、撹拌した後に再堆積を行います（切り返し）。切り返し後は再び有機物の分解が活発化し、温度が再上昇します。有機物の減少に伴って温度は低下し、最終的には堆積物の体積と重量は大幅に減少して粉末状の堆肥となり、農地での利用が可能となります。このような堆積方式の他、施設によっては連続的な通気や機械撹拌を行う場合もあります。
堆肥化処理のメリットには、①含有成分の安定化と作物生育阻害物質の分解、②高温による病原微生物や雑草種子の死滅、③ふんの体積、重量の減少、④臭気や水分の低下による取り扱いの改善、等があります。
好気的条件維持のための最も重要な事項は水分量の調節です。目安となる数字は、処理開始時の堆積物の水分量60～65%、密度0.5kg/ｌ前後です。ふんの水分量は豚で70～75%、牛では80～90%と高いため、予備乾燥や適量の副資材の混合により、処理の開始の時点で適切な水分量にしておくことが必要です。また、処理の過程では、定期的な切り返しによって堆積物内部に空隙を作り、好気的条件が保たれるようにします（図4）。
雑草種子の死滅のためには、処理物全体が高温状態をある程度の期間経過していることが必要です。また、悪臭の消失や腐熟の進行は、有機物の分解と連動しており、好気発酵を保持し、処理に十分な時間をかけることで達成されます。このようなことから、処理期間、切り返し回数、温度の履歴などを公表すること(例えば「最高温度が65℃で55℃以上の温度が延べ30日間以上続き、切り返しを5回行い、120日間かけて堆肥化した」など)は、品質の良い堆肥であることを保証する情報となります。また、腐熟の指標としては、作物の発芽試験，硝酸態窒素の検出等もあります。
改正肥料取締法では、特殊肥料として届け出た堆肥や排泄物の成分表示が義務付けられています。耕種農家では堆肥の肥料成分を考慮しないで施行する場合もあり、化学肥料との併用の中で塩分過剰や硝酸態窒素の問題が起きる危険性があります。化学肥料と共存した堆肥利用を進めていく上で、成分表示は重要な意味を持っています。
汚濁成分のうち、BOD、SS、リンは尿よりもふんの中に圧倒的に多いことから、汚水処理の負荷を減らすためには、ふんをあらかじめ除去し、汚水へのふんの混合を最小限にとめることが効果的です。特に浄化処理を行う場合は、畜舎の中で出来るだけ固液分離するようにすることが、後段の処理への負荷を減らす上で有効です。排水の処理としては生物処理法が一般的であり、他にメタン発酵や液肥製造のための強制発酵、簡易ばっ気法等も一部で行われています。
活性汚泥処理を含め、生物処理による汚水の浄化には、正常な処理が行われるような規模算定に基づく施設設計が重要です。また、運転管理は、ばっ気の強度や時間の設定、浄化水の排出や汚泥の引き抜き等、処理の状況に留意しながらタイムコースを設定し、サイクルを滞り無く回すことが必要です。
1970年代にオランダで開発された上向嫌気汚泥床法(UASB法)は、メタン細菌を高密度で保持しつつ発酵を行うことによって、従来のメタン発酵に比べてメタンガス発生量と汚濁物質除去効率が高められたものです。この方法は食品産業排水などの処理法として実用化されており、畜産汚水への適用が検討されています。
生物処理での窒素除去の原理には、微生物菌体への取り込みのほか、硝化-脱窒があります。硝化-脱窒の過程では、好気条件下でアンモニアが一旦硝酸まで酸化され(硝化：NH4+→NO3)、この後嫌気条件にすることで硝酸が分子態窒素に還元され、空気中に揮散することで汚水から窒素が除去されます(脱窒：NO3→N2)。従って、好気条件と嫌気条件を交代させることで窒素除去の効率を高めることが可能となります。この原理を利用した処理法として、制限ばっ気法、間欠ばっ気法、嫌気-好気循環法、嫌気-好気回転円盤法などが利用されています。
リンに付いても、放流を前提とした場合、生物処理のみによって放流基準に到達することが困難であるため、多くの場合、放流前に凝集剤を利用してリンを除去する処理を加えています。リンはふんの方に多く含まれることから、畜舎段階でふんを除去することが、原汚水中のリンの濃度を下げるために有効です。また、間欠ばっ気法はリンの除去効率も高いことが知られています。この他、原汚水段階でばっ記することで、pHをアルカリ側(約8.5)とし、リン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)の結晶として沈殿除去する方法(晶析法)も検討されています。
畜産から発生する悪臭の質や強さは、家畜排せつ物がどのような状態にあるかによって大幅に変わってきます。排せつ物の状態は畜舎、処理施設、農地施用などの場面で異なっていることから、それぞれの場面での適切な臭気対策が必要となります。
特定悪臭物質に指定されている物質のうち、アンモニア、4種類の低級脂肪酸類(プロピオン酸、ノルマル酪酸、イソ吉草酸、ノルマル吉草酸)、4種類の硫黄化合物類(硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル)、トリメチルアミンは畜産からの発生濃度が高く、規制との兼ね合いから注意を要するものです。また、臭気指数による規制は、特定悪臭物質による規制よりも低い臭気に対処するものであり、畜産にとって厳しい規制といえます。規制の上で問題になる場面は主に敷地境界線ですが、排水が問題になる場合もあります。
畜舎の臭気対策の基本は、定期的に清掃を行い、畜舎内にふん尿を多く溜めないようにすることです。また、ふん尿が舎内にある間は、出来るだけ分離した状態に保持すること、乾燥の促進を図ることが臭気の抑制に繋がります。このため、スノコの設置やふん尿溝の構造を固形分と液分が分かれやすい構造ににする等、施設としての整備が有効です。フリーストール牛舎は通路部分でふん尿混合状態となる場合が多いことから、通路にある程度敷料を敷いたり、上部からの送風により乾燥を図る等の管理が必要です。
畜産の悪臭苦情の中で、堆肥の臭気への苦情は、農地に次いで高い割合を占めています。「堆肥」という言葉には、好気発行を行っているものの他に、野積みの状態のものや、生ふんに近い状態で保管しているものも含まれており、これらに由来する不快度の高い腐敗系の臭気が問題となっている場合も少なくありません。まずは好気的条件を整え、適正な堆肥化処理を行うことが必要です。ただ、好気発行処理でも上記のような高濃度臭気が発生するため、大規模の処理施設では脱臭処理の適用が必要となります。
メタン発行は密閉状態での処理であることから、臭気対策としての意味も有しています。しかし、発酵後の遊離液には悪臭が残存しているので、後段の処理が必要となります。
原則として、排せつ物は農地還元する前に十分な処理を行い、臭気を落としておくことが必要です。堆肥のペレット成形は、ハンドリングの改善に加えて、農地還元時の悪臭対策につながる技術でもあります。
家畜排せつ物の処理は、「これで一気に解決」というようなオールマイティな方法は無く、飼養規模、立地条件、処理物の還元先や使い道、流通等を考慮して、慎重に対応すべきものです。まずは経営内の現状を細かく見回し、改善できる部分を見出すことから始めるのが確実です。また、個々の農家のみでは対処しきれない問題もあり、集落、地域単位でも対応、行政等の組織的なバックアップが必要とされる場合もあるでしょう。様々な角度から畜産を支える体制の整備が望まれます。
家畜排せつ物の処理・利用の促進は、畜産に由来する環境問題の解消のみならず、我が国のこれからの畜産や、ひいては農業全体のありかたについて、重要な鍵となるものです。畜産に関わる方々の、この問題に対する理解と今後の努力に期待したいと思います。