JP2006027950A - Method and apparatus for manufacturing liquid fertilizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液状肥料の製造方法および装置に関し、少なくとも畜産系排泄物を含む有機性廃棄物を肥料化する技術に係るものである。 The present invention relates to a method and an apparatus for producing liquid fertilizer, and relates to a technology for converting organic waste containing at least livestock excrement into fertilizer.
従来、この種の技術としては、例えば特許文献1に記載するものがある。これは、家畜糞尿をスクリュープレスやベルトプレスで脱水し、脱水ケーキは固体発酵槽にて発酵させて固体肥料となし、脱水液は尿と混合して空中構造物と貯蔵タンクの間を循環させ、大気中にさらされた構造物と貯蔵タンクの間で空気中の酸素を取り込むことにより、構造物の表面および貯蔵タンクの両方で嫌気発酵を抑制して悪臭を抑えるとともに、水分を蒸発させて濃縮し、熟成して濃縮液肥料を得るものである。 Conventionally, as this type of technology, for example, there is one described in Patent Document 1. This is because livestock manure is dehydrated with a screw press or belt press, the dehydrated cake is fermented in a solid fermenter to form solid fertilizer, and the dehydrated liquid is mixed with urine and circulated between the aerial structure and the storage tank. Incorporating oxygen in the air between the structure exposed to the atmosphere and the storage tank suppresses anaerobic fermentation on both the surface of the structure and the storage tank, thereby reducing malodor and evaporating moisture. Concentrated and aged to obtain concentrated liquid fertilizer.
また、特許文献2に記載するものでは、有機性廃棄物をメタン発酵槽でメタン発酵処理する際に、メタン発酵槽、あるいはメタン発酵槽の前段に配置して有機性廃棄物を貯留する原料供給槽、あるいは有機性廃棄物をメタン発酵槽へ供給する原料移送系において、有機性廃棄物に液状無機鉄化合物からなる脱硫剤を添加している。
Moreover, in what is described in
また、特許文献3に記載するものでは、有機性廃棄物に鉄系凝集剤を添加して嫌気性条件下でメタン発酵処理し、その発酵処理液の曝気により該発酵処理液中のFe2+をFe3+に酸化した後で脱水分離液と脱水汚泥とに分離している。
Also, those described in
また、特許文献4に記載するものでは、嫌気性微生物によって分解可能な有機性廃棄物のメタン発酵処理において、メタン発酵槽内の硫化水素濃度を、硫化水素濃度分析計で測定し、この測定値が所定値以下となるようにメタン発酵槽内の硫化水素濃度を調整した後に、メタン発酵槽内にニッケル化合物及び/又はコバルト化合物を添加している。
しかし、畜産系排泄物を含む有機性廃棄物を液状肥料化する上においては、以下に述べる課題がある。
有機物の嫌気発酵後の溶解液には、その溶解した液状成分として硫化水素および硫化物イオンが生成されるので、嫌気発酵後の溶解液を液状肥料として施肥する場合に、硫化水素および硫化物イオンが植物生産に悪影響を及ぼすものとなる。
However, there are problems described below in converting organic waste containing livestock excrement into liquid fertilizer.
Hydrogen sulfide and sulfide ions are generated as dissolved liquid components in the dissolved solution after anaerobic fermentation of organic matter. Therefore, when applying the dissolved solution after anaerobic fermentation as liquid fertilizer, hydrogen sulfide and sulfide ions are produced. Will adversely affect plant production.
嫌気発酵後の溶解液はリン成分が不足がちになるので、嫌気発酵後の溶解液を液状肥料として使用する場合には、施肥時にリン系化学肥料を合わせて施用する必要がある。
嫌気発酵後の溶解液に含まれる窒素成分は、ほとんどがアンモニア性窒素であるので、嫌気発酵後の溶解液を液状肥料として適用可能な植物が限定される。
Since the solution after anaerobic fermentation tends to be deficient in phosphorus components, when the solution after anaerobic fermentation is used as a liquid fertilizer, it is necessary to apply it together with a phosphorus-based chemical fertilizer during fertilization.
Since most of the nitrogen components contained in the solution after anaerobic fermentation are ammonia nitrogen, plants to which the solution after anaerobic fermentation can be applied as a liquid fertilizer are limited.
嫌気発酵後の溶解液にはアンモニア、硫化水素などの悪臭原因物質が多く含まれ、この悪臭が施用者の作業環境を悪化させている。
難分解性成分を含む固形物が嫌気発酵処理工程に混入すると嫌気発酵後の溶解液に悪臭が発生する原因となり、嫌気発酵後の溶解液に含まれた未分解の固形物が発酵、貯留、施肥時の各工程における管の閉塞および操作性の悪さの要因となる。
The solution after anaerobic fermentation contains a lot of malodor-causing substances such as ammonia and hydrogen sulfide, and this malodor worsens the working environment of the user.
If a solid containing a hard-to-decompose component is mixed in the anaerobic fermentation treatment process, it causes a bad odor in the solution after anaerobic fermentation, and the undegraded solid contained in the solution after anaerobic fermentation is fermented, stored, It becomes a factor of the obstruction | occlusion of the pipe | tube obstruction | occlusion in each process at the time of fertilization, and poor operativity.
畜産系排泄物を含む有機性廃棄物を堆肥化する場合には、その操作性が悪く、施用作業に手数を要する。
ところで、窒素肥料の大部分はアンモニアが原料であり、アンモニアは大気中の窒素と水素を高圧下で反応させて製造しているが、水素を作るためのエネルギーコストが問題である。リン酸肥料の主原料であるリン鉱石はすべて輸入に依存しているが、資源の枯渇が問題となっており、アメリカが資源の枯渇を理由に輸出を停止している。カリ肥料の原料はカリ鉱石であるが、これも産出国が限られている。
When composting organic waste containing livestock excreta, its operability is poor and labor is required for application work.
By the way, most of the nitrogen fertilizer uses ammonia as a raw material, and ammonia is produced by reacting nitrogen and hydrogen in the atmosphere under high pressure. However, the energy cost for producing hydrogen is a problem. Phosphorite ore, the main raw material for phosphate fertilizers, depends on imports, but resource depletion has become a problem, and the US has stopped exporting because of resource depletion. The raw material for potash fertilizer is potash ore, which also has a limited production country.
本発明は上記した課題を解決するものであり、性状が均一で、施用の操作性に優れ、植物生産に有効な成分を持ち、施用作業に困難性をもたらす臭気成分が少なく、植物への硫黄酸化物の悪影響を防止でき、未活用有機物の資源循環・有効利用が実現できる良質な液状肥料の製造方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, has uniform properties, excellent operability for application, has components effective for plant production, has few odor components that cause difficulty in application work, and is sulfur to plants. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing a high-quality liquid fertilizer capable of preventing the adverse effects of oxides and realizing resource recycling and effective use of underutilized organic matter.
上記課題を解決するために、請求項1に記載する本発明の液状肥料の製造方法は、少なくとも畜産系排泄物を含む有機性廃棄物から前処理により生物難分解性成分を含む固形物を分離除去して液状廃棄物となし、この液状廃棄物を嫌気発酵によって液状肥料となすのに際し、液状廃棄物に塩化鉄の溶解液を添加し、嫌気発酵で解離する硫黄成分を液状肥料中において硫化鉄として固定化するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the method for producing a liquid fertilizer according to the present invention as described in claim 1 separates a solid substance containing a biodegradable component from an organic waste containing at least livestock excrement by pretreatment. When the liquid waste is made into liquid waste by removing the liquid waste by anaerobic fermentation, a solution of iron chloride is added to the liquid waste, and sulfur components dissociated by the anaerobic fermentation are sulfided in the liquid fertilizer. It is fixed as iron.
請求項2に記載する本発明の液状肥料の製造方法は、少なくとも畜産系排泄物を含む有機性廃棄物から前処理により生物難分解性成分を含む固形物を分離除去して液状廃棄物となし、この液状廃棄物を嫌気発酵によって液状肥料となすのに際し、液状廃棄物に植物由来のリン酸系有機物質を添加し、嫌気発酵で微生物による分解によってリン酸系有機物質から解離するリン成分を液状肥料中に供給するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a liquid fertilizer according to the present invention by separating and removing a solid matter containing a biodegradable component from an organic waste containing at least livestock excrement by pretreatment. When making this liquid waste liquid fertilizer by anaerobic fermentation, add a plant-derived phosphate organic material to the liquid waste, and anaerobic fermentation to remove the phosphorus component that dissociates from the phosphate organic material by decomposition by microorganisms It is supplied into liquid fertilizer.
請求項3に記載する本発明の液状肥料の製造方法は、少なくとも畜産系排泄物を含む有機性廃棄物から前処理により生物難分解性成分を含む固形物を分離除去して液状廃棄物となし、この液状廃棄物を嫌気発酵によって液状肥料となすのに際し、好気状態と嫌気状態を繰り返す貯留槽に嫌気発酵液を貯留してアンモニア態窒素と硝酸態窒素の成分量を調整するものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a liquid fertilizer according to the present invention, wherein solid waste containing biodegradable components is separated and removed from organic waste containing at least livestock excrement by pretreatment. When the liquid waste is made into liquid fertilizer by anaerobic fermentation, the anaerobic fermentation liquid is stored in a storage tank that repeats anaerobic and anaerobic conditions to adjust the amounts of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen components. .
請求項4に記載する本発明の液状肥料の製造装置は、少なくとも畜産系排泄物を含む有機性廃棄物から液状肥料を製造するものであって、生物難分解性成分を含む固形物を分離除去して有機性廃棄物を液状廃棄物となす前処理手段と、液状廃棄物を嫌気発酵させて液状肥料となす嫌気発酵槽と、液状廃棄物に塩化鉄の溶解液を添加する鉄溶解液供給手段と、液状廃棄物に植物由来のリン酸系有機物質を添加する助材添加手段と、嫌気発酵槽から取り出した液状肥料を貯留して好気状態と嫌気状態を繰り返す貯留槽とを備えたものである。 The apparatus for producing liquid fertilizer according to the present invention described in claim 4 manufactures liquid fertilizer from organic waste containing at least livestock excrement, and separates and removes solid matter containing biodegradable components. Pretreatment means to turn organic waste into liquid waste, anaerobic fermenter to make liquid waste anaerobically fermented into liquid fertilizer, and iron solution supply to add iron chloride solution to liquid waste Means, an auxiliary material adding means for adding a plant-derived phosphate-based organic substance to liquid waste, and a storage tank for storing liquid fertilizer extracted from the anaerobic fermentation tank and repeating an aerobic state and an anaerobic state Is.
以上のように本発明によれば、少なくとも畜産系排泄物を含む有機性廃棄物を前処理して生物難分解性成分を含む固形物を分離除去した液状廃棄物を得ることで、悪臭の原因となる生物難分解性成分の分解生成物が嫌気発酵で生じることを未然に防止し、嫌気発酵後の液状肥料における悪臭を抑制でき、液状肥料中のSS濃度が低下して土壌への浸透性が改善される。 As described above, according to the present invention, at least organic waste containing livestock excrement is pretreated to obtain a liquid waste obtained by separating and removing solid matter containing biodegradable components. It is possible to prevent the decomposition products of the biodegradable components to be produced by anaerobic fermentation, to suppress malodor in the liquid fertilizer after anaerobic fermentation, and to reduce the SS concentration in the liquid fertilizer and to penetrate into the soil Is improved.
液状廃棄物に塩化鉄の溶解液を十分に、もしくは過剰に添加して、嫌気発酵で解離する硫黄成分を完全に不溶性の硫化鉄として固定化することで、液状肥料を施肥した圃場における硫化水素ガスなどの悪臭発生を抑制し、硫化水素、硫化物イオンによる稲の「秋落ち」現象のような植物の生育阻害を回避できる。 Hydrogen sulfide in a field fertilized with liquid fertilizer by adding enough or excess iron chloride solution to liquid waste and fixing the sulfur component dissociated by anaerobic fermentation as completely insoluble iron sulfide The generation of bad odors such as gas can be suppressed, and inhibition of plant growth such as “falling fall” phenomenon of rice by hydrogen sulfide and sulfide ions can be avoided.
液状廃棄物に米ぬかやふすま等の植物由来のリン酸系有機物質を添加し、嫌気発酵で微生物による分解によってリン酸系有機物質から解離するリン成分を液状肥料中に供給することで、液状肥料において不足するリンを鉱物資源を用いることなく補充することができ、植物由来のリン酸系有機物質の微生物分解によって生じるビタミン類、アミノ酸、微量成分などを嫌気発酵に寄与させてその促進を図ることができる。 Liquid fertilizer by adding phosphorous organic substances derived from plants such as rice bran and bran to liquid waste, and supplying the liquid fertilizer with phosphorus components that dissociate from phosphate organic substances by decomposition by microorganisms in anaerobic fermentation Can be supplemented without using mineral resources, and contribute to anaerobic fermentation by promoting vitamins, amino acids, trace components, etc. produced by microbial degradation of plant-derived phosphate organic substances. Can do.
貯留槽に嫌気発酵液を貯留し、間欠曝気等によって貯留槽内の溶存酸素濃度を制御して好気状態と嫌気状態を繰り返し、好気状態での硝化作用によってアンモニア態窒素を硝酸態窒素となして液状肥料中の硝酸態窒素成分を増加させ、液状肥料としてアンモニア態窒素と硝酸態窒素の量を調整して品質の向上を図ることができ、攪拌によって液状肥料の性状の均一化、およびスカムの発生を防止できる。 The anaerobic fermentation liquid is stored in the storage tank, the dissolved oxygen concentration in the storage tank is controlled by intermittent aeration etc. to repeat the aerobic state and the anaerobic state, and ammonia nitrogen is converted into nitrate nitrogen by nitrification in the aerobic state. Without increasing the nitrate nitrogen component in the liquid fertilizer, the amount of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen can be adjusted as the liquid fertilizer to improve the quality, and the properties of the liquid fertilizer can be made uniform by stirring, and Scum generation can be prevented.
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、有機性廃棄物1は、少なくとも畜産系排泄物を含むものであり、畜産系排泄物が単独であっても良く、その他に食品残渣、集落排水汚泥、下水汚泥等を任意に組み合わせても良い。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the organic waste 1 contains at least livestock excrement, and the livestock excrement may be singly, or any combination of food residue, settlement drainage sludge, sewage sludge, etc. May be.
有機性廃棄物1は、バースクリーン、スクリュープレス、ベルトプレス等による前処理2を行って、有機性廃棄物1に含まれたわら、おがくず等の生物難分解性成分を含む固形物を分離除去して液状廃棄物3となす。
Organic waste 1 is subjected to
この液状廃棄物に鉄溶解液供給装置4から塩化鉄の溶解液5を添加し、助材添加装置6から植物由来のリン酸系有機物質7として米ぬか、ふすまを添加する。本実施の形態では、塩化鉄の溶解液5の添加と植物由来のリン酸系有機物質7の添加を共に行うが、有機性廃棄物1の性状によっては塩化鉄の溶解液5の添加、もしくは植物由来のリン酸系有機物質7の添加だけでも良い。
To this liquid waste, an
塩化鉄の溶解液5および植物由来のリン酸系有機物質7を添加した液状廃棄物3は嫌気発酵槽8において嫌気発酵(メタン発酵)させて液状肥料9となす。
この嫌気発酵槽8での嫌気発酵に際して、液状廃棄物3は前処理2において生物難分解性成分を含む固形物を分離除去されているので、悪臭の原因となる生物難分解性成分の分解生成物の発生を抑制できる。当然に、嫌気発酵後の液状肥料9における悪臭も抑制でき、液状肥料9はSS濃度の低下によて土壌への浸透性が改善される。
The
At the time of anaerobic fermentation in the
また、嫌気発酵に際して、液状廃棄物3に塩化鉄の溶解液5を十分に、もしくは過剰に添加することで、嫌気発酵による液状廃棄物3の有機物の分解によって解離する硫黄成分は、塩化鉄との反応によって完全に不溶性の硫化鉄として固定化される。
In addition, in the anaerobic fermentation, the sulfur component dissociated by the decomposition of the organic matter of the
このため、液状肥料9を施肥した圃場における硫化水素ガスなどの悪臭発生を抑制し、硫化水素、硫化物イオンによる稲の「秋落ち」現象のような植物の生育阻害を回避できる。よって、植物への硫化物による悪影響がなく、悪臭の少ない液状肥料9を提供できる。
For this reason, malodor generation such as hydrogen sulfide gas in a field fertilized with the
また、嫌気発酵に際して、液状廃棄物3に米ぬかやふすま等の植物由来のリン酸系有機物質7を添加することで、嫌気発酵において微生物によるリン酸系有機物質7の分解によって解離するリン成分を液状肥料9中に供給することができる。
In addition, in the anaerobic fermentation, by adding the phosphoric acid organic material 7 derived from plants such as rice bran and bran to the
米ぬか、ふすまは肥料主成分である窒素N、リンP、カリK以外に微量要素であるマグネシウムMg、カルシウムCa、鉄Fe等を含み、ビタミン類やタンパク質(アミノ酸)を多く含んでおり、微生物の良質な栄養源となり、嫌気性発酵を促進する。 Rice bran and bran contain not only nitrogen N, phosphorus P, and potassium K, which are the main components of fertilizer, but also magnesium Mg, calcium Ca, iron Fe, etc., which are trace elements, and are rich in vitamins and proteins (amino acids). Become a good source of nutrition and promote anaerobic fermentation.
表1に示すように、一般的に、牛ふん尿、豚ふん尿はリン成分が低く(0.1〜0.3%)、肥料として考えた場合にリン成分を補う必要がある。このため、リン成分供給源として、リン成分を豊富に含む米ぬか(リン成分5%)、ふすまが有効である。米ぬか、ふすまのリン成分は、水に溶け難く、クエン酸のような弱酸によって溶解するものであるが、微生物によって分解することで解離する。
As shown in Table 1, in general, cattle manure and swine manure have a low phosphorus component (0.1 to 0.3%), and it is necessary to supplement the phosphorus component when considered as a fertilizer. For this reason, rice bran rich in phosphorus components (
よって、微生物を多く含むふん尿等との接触は米ぬか、ふすまの分解を助長し、米ぬか、ふすまに含まれたリン成分が液状肥料9に移行することを促進する。表2に示すように、嫌気性発酵後においてリン成分が大幅に増加する。米ぬか、ふすまは粉状なので、容易に利用することができ、特有の嫌な臭いが無く、化学肥料なみに取り扱いやすいリン酸系有機質である。
Therefore, contact with manure or the like containing a large amount of microorganisms promotes the decomposition of rice bran and bran, and promotes the transfer of the phosphorus component contained in the rice bran and bran to the
このように、液状肥料9において不足するリンを、従来のような鉱物資源を用いることなく、従来において固形肥料として散布するに過ぎなかった米ぬかやふすま等から取り出し、即効性のある溶解したリンとして補充することができ、圃場においてリン酸肥料を追加する必要がない。また、塩化鉄の溶解液5の添加によりリンが燐酸鉄となっても、肥料成分としてのリンが不足することを防止できる。
As described above, phosphorus that is deficient in the
次に、嫌気発酵槽8から取り出した液状肥料9は貯留槽10に貯留する。貯留槽10ではブロア11によって供給する空気を散気管12から散気して液状肥料9を曝気する。この曝気は間欠的に行い、前段の嫌気発酵に起因して自然と嫌気状態となる貯留槽10の内部環境を好気状態と嫌気状態とに繰り返し変化させる。
Next, the
この間欠曝気は、ORP計13で計測する液状肥料9の酸化還元電位を制御指標として、あるいはpH計14で計測する液状肥料9のpH値を制御指標として、あるいはタイマー15によって適当時間ごとに行う。
This intermittent aeration is performed at appropriate time intervals using the redox potential of the
貯留槽10の内部環境を好気状態とすることにより、液状肥料9に含まれたアンモニア態窒素を硝化作用によって硝酸態窒素となして液状肥料9に含まれる硝酸態窒素成分を増加させる。この操作によって、液状肥料9としてアンモニア態窒素と硝酸態窒素の量を調整して、好硝酸性植物、好アンモニア性植物等の栽培対象の植物に最適な肥料成分に調整し、品質の向上を図ることができる。また、攪拌によって液状肥料の性状の均一化、およびスカムの発生を防止できる。
By making the internal environment of the
本実施の形態では、嫌気発酵槽8へ投入する液状廃棄物3に塩化鉄の溶解液5を添加する事例を示したが、塩化鉄の溶解液5は貯留槽10へ投入する液状肥料9に添加しても良く、液状廃棄物3の段階と液状肥料9の段階の双方に添加することも可能である。
In the present embodiment, an example in which the
1 有機性廃棄物(畜産系排泄物を含む)
2 前処理
3 液状廃棄物
4 鉄溶解液供給装置
5 塩化鉄の溶解液
6 助材添加装置
7 リン酸系有機物質
8 嫌気発酵槽
9 液状肥料
10 貯留槽
11 ブロア
12 散気管
13 ORP計
14 pH計
15 タイマー
1 Organic waste (including livestock excreta)
2
Claims (4)
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JP2004209280A JP2006027950A (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Method and apparatus for manufacturing liquid fertilizer |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101396076B1 (en) | 2012-07-03 | 2014-05-15 | 김정애 | Ecofriendly natural complex compost using livestock excretions and manufacturing method thereof and fertilizing method thereof, and ecofriendly natural sulfur oilcake fertilizer |
-
2004
- 2004-07-16 JP JP2004209280A patent/JP2006027950A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101396076B1 (en) | 2012-07-03 | 2014-05-15 | 김정애 | Ecofriendly natural complex compost using livestock excretions and manufacturing method thereof and fertilizing method thereof, and ecofriendly natural sulfur oilcake fertilizer |
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