JP2001161162A - 人工培土 - Google Patents

人工培土

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JP2001161162A
JP2001161162A JP35339199A JP35339199A JP2001161162A JP 2001161162 A JP2001161162 A JP 2001161162A JP 35339199 A JP35339199 A JP 35339199A JP 35339199 A JP35339199 A JP 35339199A JP 2001161162 A JP2001161162 A JP 2001161162A
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JP
Japan
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soil
artificial
organic
phosphorus
nitrogen
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JP35339199A
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English (en)
Inventor
Kimiji Yamamoto
君二 山本
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Gifu Prefecture Kenkyu Kaihatsu Zaidan
TYK Corp
Original Assignee
Gifu Prefecture Kenkyu Kaihatsu Zaidan
TYK Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses

Landscapes

  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機系汚泥廃棄物の形を変えて有効利用し、
しかも大量に使用することができる人工培土を提供す
る。 【解決手段】 本発明の人工培土は、有機系汚泥成分を
450℃〜850℃の温度で低酸素状態にて加熱しなが
ら水蒸気を吹き込むことにより、窒素、リン及びカリウ
ムを固定させた炭素質物質を、0.5mm〜10mmの
粒径に造粒された固形物を、人工培土全体に対して5重
量%以上含有し、これにアルカリ土類金属酸化物物質を
1種又は2種以上複合した複合土を添加したことを特徴
とする。本発明の人工培土は、窒素、リン及びカリの三
成分が固定されていることから、これを用いることによ
り、一般の樹木、草花、作物を栽培力、育成力を非常に
大きく改善することができると共に、有機系汚泥廃棄物
の処理処分にかかる大きな経費の軽減と処分地の確保問
題の解決を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は人工培土に関し、更
に詳しくは、大量に将来とも発生する有機系汚泥廃棄物
の形を変えて有効利用し、しかも大量に使用を可能とす
る方法を開発することにより、これらの汚泥の処理処分
にかかる大きな経費の軽減と処分地の確保問題の解決を
図ることができる人工培土に関する。
【0002】
【従来の技術】人間が生活していく上で必ず排泄される
汚泥成分は、下水道汚泥、し尿汚泥、農業集落排水汚泥
などの有機系汚泥成分の形で廃棄物として大量に排出さ
れている。そして、このような有機系汚泥成分の有効利
用の方法として、従来から農業用のコンポストとして、
腐葉土や下水汚泥、し尿、鶏糞など家畜の糞尿などを混
合し、保水性を付与するために黒曜石や蛭石を焼成処理
した軽量多孔質の保水材料や天然の鹿沼土、珪藻土、ゼ
オライトなどの多孔質材料あるいは木炭などを配合し、
窒素、リン、カリウム等の肥料成分を添加した利用方法
が行われてきている。その他、焼却炉、溶融炉にて減量
して、建設資材のタイル、レンガ、バラスなどとして使
用する方法も、一つの有効な方法として挙げることがで
きる。
【0003】しかしながら、大部分の有機汚泥成分は、
今だ大量に埋立て又は海洋投棄等の方法によって処分さ
れているのが現状である。その一方で、埋立処分には多
大の経費がかかる上、新たに埋立て処分場の確保が深刻
な問題となっており、また、海洋投棄もロンドン条約の
施行のため地球規模の環境保全から禁止となってきてい
る。従って、これらの有機系汚泥成分の有効利用するリ
サイクルシステムを構築することは現在、非常に重要な
課題となっているが、現状は未だ有効な方法が得られて
おらず、多大な費用をかけて処理処分を余儀なくされて
いるのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みてなされたものであり、大量に将来とも発生する有
機系汚泥廃棄物の形を変えて有効利用し、しかも大量に
使用を可能とする方法を開発することにより、これらの
汚泥の処理処分にかかる大きな経費の軽減と処分地の確
保問題の解決を図ることができる人工培土を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記実情
に鑑みて検討した結果、有機系汚泥成分を450℃〜8
50℃の温度にて低酸素状態にて加熱することにより、
悪臭ガスを除去し、窒素、リン及びカリウムを固定させ
ることができ、その結果、農業用土壌として理想的な構
成物質となると共に、通気性、通水性、吸着性、熱吸収
特性等の諸特性を土壌構成に付与していくことができる
人工土壌材料となることを見出して本発明を完成するに
至った。
【0006】本第1発明の人工培土は、有機系汚泥成分
を450℃〜850℃の温度で低酸素状態にて加熱し、
窒素、リン及びカリウムを固定させた炭素質物質を、人
工培土全体に対して5重量%以上含有することを特徴と
する。
【0007】上記「有機系汚泥成分」とは、排水処理工
程で生じる有機系成分を含む汚泥であり、特にその処理
方法については限定はない。このような有機系汚泥成分
としては、例えば、下水道汚泥、し尿汚泥、農業集落排
水汚泥などの形で廃棄物として排出されている汚泥が挙
げられる。また、高温で加熱することにより残留する炭
素の歩留を多くするためと、生成する炭素質物質の人工
培土への使用に適した材料にするために、上記有機系汚
泥成分を1〜30mmの粒状に造粒し、30〜50%の
含水状態に乾燥した脱水ケーキ状としたものが最も良好
となる。
【0008】上記「低酸素状態」は、どのような方法に
よるかを問わず、外部からの空気の流入を多少でも断っ
た状態で行われる限り本第1発明の範囲に含まれるが、
通常は、外部からの空気の流入を遮断した無酸素状態で
行われる。最も好ましいのは、無酸素連続乾留装置にて
炭素化する方法である。
【0009】本第1発明において上記有機系汚泥成分を
加熱することにより、上記有機系汚泥成分から、比較的
低温度で分解されるアンモニア、メルカプタン、硫化水
素類の悪臭の原因になるガスが分解し除去され、一方、
無機成分(P、K、Na、Ca、Al、Si等)が残余
した状態で炭素化がおこる。そして、450℃〜800
℃と温度を上げていくことにより、さらに分解が進行
し、炭素質は気孔質となり固定化された炭素質分が増え
てくる。そして、無機成分、特に窒素、リン、カリウム
の三成分と炭素成分が固定された炭素質物質が得られ
る。この炭素質物質100重量部中、窒素含有量は通常
2重量部以上、好ましくは3重量部以上、更に好ましく
は5重量部以上であり、且つリン含有量は通常8.5重
量部以上、好ましくは9重量部以上、更に好ましくは1
0重量部以上であり、且つカリウム含有量は通常0.5
重量部以上、好ましくは0.8重量部以上、更に好まし
くは1重量部以上である。
【0010】本第1発明における有機系汚泥成分の加熱
温度は、通常450〜850℃、好ましくは500℃を
超えて800℃以下、更に好ましくは650〜750℃
である。この加熱処理の温度が450℃未満では充分な
悪臭排除ができず、汚泥特有の悪臭はそのまま残存する
ので使用に供するのに適当でなく、しかも、汚泥はこの
温度で処理すると非常に時間とエネルギーが必要となる
ので好ましくない。一方、850℃を超えると、窒素分
の固定が少なくなり、また、処理のためのエネルギーが
多くなる等、炭化汚泥の生産コストが上がるので好まし
くない。
【0011】このような方法にて作られた炭素質物質
は、通常、炭素含有量が20〜80%であり、窒素、リ
ン、カリウム等の炭素以外の無機成分が20〜80%と
なる。また、炭素質物質の炭素含有率は、し尿汚泥を原
料とした場合では40〜50%、下水道汚泥を原料とし
た場合では20〜40%である。無機成分としては、し
尿・下水汚泥はX線回折では認められないので無定形の
非結晶性材料であり、窒素、リン及びカリウムの三成分
を中心に、Si、Al、Ca、Na、Fe、Mn等で構
成されている。
【0012】上記「炭素質物質」は比重が小さいため
に、少量でも土壌のなかで効果があるが、少なすぎると
この物質の付与する特性が出なくなるので、人工培土全
体に対して5重量%以上使用する必要がある。この炭素
質物質は窒素、リン及びカリウムの三成分を固定してい
るため多く使用することは可能である。多孔質の土壌を
付与するために、冨栄養化は自然循環系のなかで行われ
る。
【0013】また、従来の畑土成分が酸性化した土壌に
対して、本第2発明に示すように、上記「炭素質物質」
にドロマイト、マグネサイト、石灰石等のアルカリ土類
金属酸化物物質を1種又は2種以上複合し、塩基度を中
性からアルカリ性側に調整した複合土を添加することに
より、酸、塩基の調整を可能にする土壌調整材料として
効能を付加することができるので好ましい。この場合、
上記複合土の含有量は、人工培土全体に対して5重量%
以上であることが好ましい。
【0014】また、あらかじめ乾燥することによりその
プロセスで造粒と乾燥を行う方法にて、悪臭ガスを除去
し、炭素成分以外の窒素、リン及びカリウム等の無機成
分を固定させた炭素質物質を土壌構成のなかでさらに有
効に作用するため、上記「炭素質物質」を造粒された固
形物とすることができる。これにより、透水、保水、通
気性を有する造粒された固形物としたものとすることに
よって、複合する土壌の畑土ならびに栄養素および微量
添加物の分散と保持を助け、有効な土壌構成成分となっ
た人工培土ができる。この造粒された固形物の粒径は、
本第3発明に示すように、通常0.5〜10mm、好ま
しくは2〜4mmである。この粒径が0.5mm未満で
は、炭素そのものに水と混ざったときに粘りがでてき
て、粘土状になり通水、通気の性質が損なわれてくるた
め、この炭素の効果が少なくなるので好ましくなく、一
方、粒径が10mmを超えると、この炭素の嵩が増えて
他の土壌肥料物質との分散分布比率に大きなバラツキ、
ムラができ、植物の根との均一な接触ができなくなるの
で好ましくない。
【0015】本第4発明に示すように、上記有機系汚泥
成分を450℃〜850℃の温度にて低酸素状態にて加
熱する際、水蒸気を吹き込むことにより、有機系汚泥成
分中のタール成分など揮発物質や膠質物質が酸化され、
炭素中に微細孔ができる。その結果、炭素質物質が多孔
質となり、水蒸気による賦活ができて活性炭素の性質が
出てくるので好ましい。このようにして得られた有機系
汚泥を乾留炭化した炭素は多孔質で吸着特性による栄養
分の保持、水分の保持と通気特性を付与する。また、炭
素質の熱吸収特性により太陽熱を吸収して植物の生育に
必要な温度を与えることができる。
【0016】本発明の人工培土には、肥料の発酵促進で
きる微生物培養性有機物を添加することができる。これ
らは微生物の培養成分として働くものである。その結
果、自然循環系の中で種々の有効菌が作用し、植物の枯
れた材料、動物の死骸等と共に、例えば光合成菌、乳酸
菌、酵母菌、放線菌、土着菌等の微生物分解を促進する
微生物や酵素類による発酵熟成が行われ、この炭素質物
質と畑土とこれらの菌類、酵素類は複合培養され、この
炭素質物質の多孔質体に固定され、有機物を栄養として
生育・繁殖することにより、植物の成長を促進すること
ができる。このような微生物培養性有機物は、冨栄養性
の有機物であれば特に限定はなく、例えば、ワラ、モミ
ガラ、木屑、草木の腐敗物の腐葉土やお茶ガラ、コーヒ
ーガラ、黒砂糖、米ヌカ、米のとぎ汁等が挙げられる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、実施例を
挙げて具体的に説明する。原料として、下水道汚泥や農
業集落排水の脱水ケーキを使用し、これを表1に示す処
理温度で空気を遮断して、無酸素状態にて外熱式炭化装
置を用いて、水蒸気を吹き込みながら加熱乾留すること
により、悪臭ガスを除去し、窒素、リン及びカリウムを
固定させた炭素質物質を調製した。そして、得られた炭
素質物質中の窒素、リン及びカリウムの含有量をJIS
R12677に規定された化学分析法により測定し
た。この結果を以下の表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】表1に示すように、上記炭素質物質には、
窒素、リン及びカリウムの三成分が固定されていること
が分かる。また、これらは温度が高くなるにつれて固定
成分量が多くなり、特に500℃、700℃ではリンと
カリウムの固定成分量がいずれも多くなっていることが
分かる。
【0020】そして、上記炭素質物質を通常の畑土に対
して10%含有するように調製したものを人工培土1と
した。また、上記炭素質物質にドロマイトを複合するこ
とにより塩基度を中性からアルカリ性側に調整した複合
土を、通常の畑土に対して12%以上含有したものを人
工培土2とし、更に、上記炭素質物質を3〜4mmの粒
径に造粒された固形物としたものを、通常の畑土に対し
て8%以上含有したものを人工培土3とした。
【0021】〔実施例1〕上記人工培土1に、20日大
根の種を植え付けて、従来の肥やし畑土と比較してその
生育を調査した結果、20日後の生育の大きさを比較す
ると、実施例1の人工培土は葉の長さで4倍以上で根が
3倍の容積を示した。 〔実施例2〕上記人工培土2に、貝われ大根の種を植え
付けて、従来の肥やし畑土と比較した結果、実施例2の
貝われ大根の成長早さは1.5cm/日(5日後)とな
り、従来の肥やし畑土の0.5cm/日(5日後)の3
倍の成長早さを示した。 〔実施例3〕上記人工培土3に、小松菜の種を植え付け
て、従来の肥やし畑土と比較した結果、実施例3の小松
菜の成長早さは0.1cm/日(20日後)となり、従
来の肥やし畑土の0.01cm/日(20日後)の10
倍の成長早さを示した。
【0022】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。例え
ば、微量ミネラル成分等を付加すれば、ミネラル成分の
保持母体となり、あるいはミネラル成分の水溶液中のイ
オンの吸着と脱着の機関母体として作用する結果、種々
有効ミネラルを植物の生育に作用できる。これらのミネ
ラル成分は岩石からの溶出物や海水成分の抽出、有機物
中の灰分抽出、鉱物質含有植物の腐葉土や抽出などから
得られ、人工的にあるいは自然循環系の中で補給され消
費されていくものである。更に、本発明では、炭素質物
質を畑土等に添加するが、通常の畑土は、その成分は粘
土、長石、珪石、雲母、石灰、有機物などを含有した土
であり、これを主たる構成として使用する。畑土は栽培
する目的により成分構成が異なる。本発明の人工培土は
一般の樹木、草花、作物を栽培、育成するための土壌と
して使用する。
【0023】
【発明の効果】1.下水道汚泥、農業集落排水、し尿な
ど人糞、動物糞の有機系汚泥廃棄物の処理処分にかかる
大きな経費の軽減と処分地の確保問題の解決を可能とし
た。 2.大量に将来とも発生するこれら下水道汚泥、農業集
落排水、し尿など人糞動物糞の有機系汚泥廃棄物を高温
度の低酸素状態にて加熱する方法で炭素質物質化して有
効利用し、しかも大量に使用できる方法を提供すること
を可能にした。 3.この人工培土は一般の樹木、草花、作物を栽培力、
育成力が非常に大きく改善された。
フロントページの続き Fターム(参考) 2B022 AA05 BA01 BA02 BA07 BA11 BA13 BA14 BA15 BA18 BB01 DA19 4H061 AA01 BB01 BB21 BB31 CC51 DD14 EE12 FF08 FF24 GG18 GG26 KK03 KK07 KK09 LL02 LL15 LL25

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機系汚泥成分を450℃〜850℃の
    温度で低酸素状態にて加熱し、窒素、リン及びカリウム
    を固定させた炭素質物質を、人工培土全体に対して5重
    量%以上含有することを特徴とする人工培土。
  2. 【請求項2】 上記人工培土に、アルカリ土類金属酸化
    物物質を1種又は2種以上含む複合土を添加した請求項
    1記載の人工培土。
  3. 【請求項3】 上記炭素質物質を0.5mm〜10mm
    の粒径に造粒された固形物とした請求項1又は2に記載
    の人工培土。
  4. 【請求項4】 有機系汚泥成分を450℃〜850℃の
    温度で低酸素状態にて加熱しながら水蒸気を吹き込むこ
    とにより、窒素、リン及びカリウムを固定させた炭素質
    物質を、人工培土全体に対して5重量%以上含有するこ
    とを特徴とする人工培土。
JP35339199A 1999-12-13 1999-12-13 人工培土 Pending JP2001161162A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004195423A (ja) * 2002-12-20 2004-07-15 Kanji Motomura 光合成菌を利用した脱臭装置
KR100735030B1 (ko) 2005-12-22 2007-07-03 한국건설기술연구원 고온용융염을 이용한 녹화용 인공토양 조성물 및 그의제조방법
JP2011250779A (ja) * 2010-06-01 2011-12-15 Yoshio Matsueda 水遣り不要の園芸土
CN112321353A (zh) * 2020-10-21 2021-02-05 郑州大学 利用城市污泥热解固废制备的林业用肥及其制备方法

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