JP2007021295A - 環境負荷ガス抑制用被覆材、有機性廃棄物の処理方法及び肥料組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリーからのアンモニア、メタンその他の環境負荷ガスの排出を抑制するために有用な環境負荷ガス抑制用被覆材及びそれを用いる有機性廃棄物の処理方法と、その処理方法の実施により得られる肥料組成物を提供する。
【解決手段】 少なくとも一種の肥料成分を含有する資材に防湿加工を施してなる防湿性粉末からなる環境負荷ガス抑制用被覆材４により有機性廃棄物スラリー２を被覆し、それによって該有機性廃棄物スラリー２からのアンモニア、メタンその他の環境負荷ガス３の排出を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリーからのアンモニア、メタンその他の環境負荷ガスの排出を抑制するための環境負荷ガス抑制用被覆材及びそれを用いる有機性廃棄物の処理方法と、その処理方法の実施により得られる肥料組成物に関する。

家畜排泄物等からなる有機性廃棄物スラリーの液肥化、資源化処理過程で大気中に排出されるアンモニア、メタンその他の環境負荷ガスは、周辺環境への悪臭被害や地球温暖化等の原因となるものであり、従って前記有機性廃棄物スラリーからの環境負荷ガスの排出抑制に関する優れた技術の開発が従来強く要望されていた。

これに関して、堆積又は貯留された豚、牛その他の家畜の排泄物上に、油、プラスチックフィルム、多孔性ポリスチレンフロート、泥炭及びゼオライト等からなる被覆処理を施すことにより、該家畜排泄物からのアンモニアの発生量を低減させ得ることが既に報告されている（非特許文献１、２及び３）。

前記の先行技術では、油やプラスチックフィルムによる被覆はアンモニア性窒素物質を家畜排泄物内に保持させてその排出を抑制し、また泥炭やゼオライトによる被覆はアンモニア性窒素物質を吸収又は吸着してその排出を抑制するものと考えられている。
J. Agric. Engng. Res. (2001) 80(3), 273-281 Bioresource Technology 87(2003) 199-207 J. Agric. Engng. Res. (1999) 73, 151-157

しかしながら、プラスチックフィルムや多孔性ポリスチレンフロートによる被覆では、それらのプラスチックフィルム等を表面高さが変動し得る家畜排泄物の表面に常時確実に敷設するという困難な作業を要する上に、使用済みのプラスチックフィルム等の廃棄処理を要するという問題があった。また、油による被覆では、被覆処理された家畜排泄物を肥料として利用する際に該家畜排泄物が比較的多量の油を含むことから、環境（土壌、河川、地下水等）に悪影響を及ぼすという問題があった。

さらに、泥炭やゼオライトによる被覆では、被覆処理された家畜排泄物を肥料として利用する際に泥炭やゼオライトの配合による土壌改良効果を期待し得るとしても、被覆処理中に泥炭やゼオライトが家畜排泄物の表面から内部に沈降し易く、被覆によるアンモニア性窒素物質の排出防止作用が早急に低下するという問題があった。

本発明の課題は、家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリーからのアンモニア、メタンその他の環境負荷ガスの排出を抑制するために有用な環境負荷ガス抑制用被覆材及びそれを用いる有機性廃棄物の処理方法と、その処理方法の実施により得られる肥料組成物を提供することにある。

請求項１に記載の発明に係る環境負荷ガス抑制用被覆材は、少なくとも一種の肥料成分を含有する資材に防湿加工を施してなる防湿性粉末からなるものであり、該肥料成分として例えば窒素、リン酸、カリウム、カルシウム及びマグネシウム等が選択される。請求項２に記載の発明に係る環境負荷ガス抑制用被覆材は、請求項１に記載の発明に係る環境負荷ガス抑制用被覆材において、防湿性粉末が粉末消火薬剤及び／又は回収粉末消火薬剤からなるものである。

また、請求項３に記載の発明に係る有機性廃棄物の処理方法は、家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリーを請求項１又は２に記載の防湿性粉末からなる環境負荷ガス抑制用被覆材により被覆して環境負荷ガスの排出を抑制することを特徴としている。さらに、請求項４に記載の発明に係る肥料組成物は、請求項３に記載の有機性廃棄物の処理方法の実施により得られる有機性廃棄物スラリーの処理生成物からなるものである。

家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリーが前記の環境負荷ガス抑制用被覆材により被覆されると、そのガス拡散抑制作用やガス吸収及び吸着作用等により、アンモニア、メタン、硫化水素等の環境負荷ガスの排出が抑制される。前記環境負荷ガス抑制用被覆材は防湿性粉末状を呈することから、有機性廃棄物スラリーへの被覆が容易であり、しかもその防湿性が限度以上に低下するまで比較的長時間にわたって前記被覆を継続し、前記の諸作用を奏し続けることができる。なお、前記のように環境負荷ガス抑制用被覆材により被覆された有機性廃棄物スラリーに、必要に応じて環境負荷ガス抑制用被覆材が追加的に補充されてもよく、また有機性廃棄物スラリーに被覆された前記環境負荷ガス抑制用被覆材に、必要に応じて追加的な防湿加工が施されてもよい。

前記環境負荷ガス抑制用被覆材による有機性廃棄物の被覆手段として、例えば有機性廃棄物スラリー表面への散布や有機性廃棄物スラリー内部への注入等が必要に応じて採用される。なお、有機性廃棄物スラリー内部に注入された前記環境負荷ガス抑制用被覆材も、その粉末性及び防湿性のために、通常の場合、該有機性廃棄物スラリーの表面に浮上することになる。

有機性廃棄物スラリーへの被覆に供される前記環境負荷ガス抑制用被覆材の種類、粒度、量又は厚さ等は、所要の作用効果が得られるように該有機性廃棄物スラリーの種類や堆積又は貯留環境等に応じて適宜選択されればよい。前記環境負荷ガス抑制用被覆材としては、例えば窒素、リン酸、カリウム、カルシウム及びマグネシウム等の肥料成分を含有する資材に、例えば疎水性シリカ等の添加やシリコーンオイル等からなる疎水性被膜のコーティング等による防湿加工を施してなる粉末状のものを使用することができる。そのような防湿性粉末として、例えば、防炎性を有する第一リン酸アンモニウムや硫酸アンモニウムの粉末に固化防止及び流動性付与のために防湿加工を施してなる粉末消火薬剤やその廃棄物である回収粉末消火薬剤を各単独又は両者の混合で利用することも可能であり、それらは窒素やリン酸等の肥料成分を含有する資材に防湿加工を施してなる防湿性粉末に相当する。なお、前記有機性廃棄物スラリーには、主成分である家畜排泄物及び／又はし尿以外に食品廃棄物、生ゴミその他の有機性廃棄物が含まれていてもよい。

前記環境負荷ガス抑制用被覆材は既述のように肥料成分を含有しているので、これによって家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリーを被覆することにより、前記のように該有機性廃棄物スラリーからの環境負荷ガスの排出を抑制するのみならず、肥料成分の配合バランスが改善された、優れた肥料組成物を生成する。即ち、前記有機性廃棄物の処理方法の実施により得られる有機性廃棄物スラリーの処理生成物は、有機性廃棄物スラリーを環境負荷ガス抑制用被覆材により被覆処理してなることから、環境負荷ガス抑制用被覆材及び有機性廃棄物スラリーに各々含まれる肥料成分が加算され或いは相互に補完された、優れた肥料組成物となる。前記処理生成物において、有機性廃棄物スラリーを被覆している環境負荷ガス抑制用被覆材は、通常、その防湿性の経時的低下によりその一部又は全部について有機性廃棄物スラリー中に溶け込んだ状態にあり、肥料成分の配合バランスが改善された肥料組成物となる。

なお、前記肥料組成物を構成する有機性廃棄物スラリーの処理生成物には、必要に応じて所要の添加物が配合されてもよい。例えば、前記処理生成物には、例えば有機性廃棄物スラリーへの環境負荷ガス抑制用被覆材の混合一体化を促進させるために、例えば環境負荷ガス抑制用被覆材の防湿性を低下させる界面活性剤その他の添加物が必要に応じて配合されてもよく、また肥料成分の配合バランスのさらなる改善のために、他の肥料成分が必要に応じて配合されてもよい。

請求項１に記載の発明によれば、家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリーからのアンモニア、メタンその他の環境負荷ガスの排出を抑制するために効果的に使用される環境負荷ガス抑制用被覆材を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の前記環境負荷ガス抑制用被覆材を構成する防湿性粉末として、既存の粉末消火薬剤及び／又は回収粉末消火薬剤を転用することができ、特に廃棄物として大量に発生する回収粉末消火薬剤を使用する場合は資源の有効利用と環境保護に資するものである。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の防湿性粉末からなる環境負荷ガス抑制用被覆材による家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリーの被覆により、そのガス拡散抑制作用やガス吸収及び吸着作用等を利用して、前記有機性廃棄物からのアンモニア、メタンその他の環境負荷ガスの排出を抑制することができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の有機性廃棄物の処理方法の実施により、有機性廃棄物スラリー及び環境負荷ガス抑制用被覆材に各々含まれる肥料成分が加算され或いは相互に補完されてなる有機性廃棄物スラリーの処理生成物からなる、肥料成分の配合バランスが改善された、優れた肥料組成物を得ることができる。

図１は本発明に係る環境負荷ガス抑制用被覆材を用いた有機性廃棄物の処理方法を概念的に説明する断面図であり、（Ａ）は処理前の状態、（Ｂ）は処理中又は処理後の状態を各々示す。
同図（Ａ）において、上部が開放された貯留槽１には家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリー２が液肥化のために貯留され、該有機性廃棄物スラリー２表面からは、上向きの矢印で模式的に示すようにアンモニア、硫化水素、メタン及び亜酸化窒素等の環境負荷ガス３が臭気を伴って貯留槽１外の大気中に排出されている。

本発明に係る有機性廃棄物の処理方法においては、同図（Ｂ）に示すように、貯留槽１内の前記有機性廃棄物スラリー２が少なくとも一種の肥料成分を含有する資材に防湿加工を施してなる防湿性粉末からなる環境負荷ガス抑制用被覆材４により被覆され、それによって前記環境負荷ガス３の排出が抑制されると共に、環境負荷ガス抑制用被覆材４が下向きの矢印で模式的に示すように徐々に有機性廃棄物スラリー２中に溶解し、肥料成分の配合バランスが改善された、有機性廃棄物スラリーの処理生成物５が得られるものである。

以下、本発明の構成及び作用効果を実施例に基づいて具体的に説明する。
［防湿性粉末試料の準備］
環境負荷ガス抑制用被覆材を構成する防湿性粉末として、第一リン酸アンモニウム４２重量％及び硫酸アンモニウム５２重量％からなる粉末に疎水性シリカ６重量％を添加して防湿加工を施してなる、公知の粉末消火薬剤に類似した組成と物性を有する防湿性粉末を調製し、実験に供した。この防湿性粉末は、肥料成分として、前記第一リン酸アンモニウム及び硫酸アンモニウムに由来するリン酸（Ｐ₂Ｏ₅）及び窒素（Ｎ）を含有することになる。

［有機性廃棄物スラリー試料の準備］
帯広畜産大学バイオガスプラントから提供された（１）液肥化発酵（メタン発酵）初期（又は未発酵）の家畜排泄物（全Ｎ含有量２６３０ｍｇ／ｋｇ、Ｐ₂Ｏ₅含有量１４６０ｍｇ／ｋｇ）及び（２）液肥化発酵後期（又は発酵終了）の家畜排泄物（全Ｎ含有量２４２０ｍｇ／ｋｇ、Ｐ₂Ｏ₅含有量１５３０ｍｇ／ｋｇ）を有機性廃棄物スラリーとして実験に供した。

［実験方法］
表１に記載の４条件による各家畜排泄物についての実験を、図２に概略示す実験器具を用いて、以下の手順に従って行った。
（１）５Ｌのセパラブルフラスコ１１に４Ｌの家畜排泄物１２を投入し、投入された家畜排泄物１２をその液高さの１０％の厚さで防湿性粉末１３により均等に被覆した。
（２）上記セパラブルフラスコ１１を３０℃の恒温槽に入れて、保温した。
（３）上記セパラブルフラスコ１１上部の空隙部１４に５Ｌ／日の純空気１５を連続的に供給しつつ、排出されたガス１６（発生ガス及び供給ガス）を図示されないテドラーバッグに捕集し、代表的な環境負荷ガス（アンモニア、硫化水素、メタン及び亜酸化窒素）の濃度測定に供した。なお、アンモニア及び硫化水素の各濃度は検知管法により、またメタン及び亜酸化窒素の各濃度はガスクロマトグラフ法により各々測定した。
（４）上記実験において防湿性粉末１３により被覆処理されてなる家畜排泄物１２（処理生成物）及び該防湿性粉末１３により被覆されていない非処理の家畜排泄物１２中の各肥料成分（全Ｎ及びＰ₂Ｏ₅）の含有量を測定した。

［実験結果］
前記実験方法（３）による代表的な環境負荷ガス（アンモニア、硫化水素、メタン及び亜酸化窒素）の濃度測定結果を表２に示す。

さらに、前記実験方法（４）による家畜排泄物試料中の各肥料成分（全Ｎ及びＰ₂Ｏ₅）の含有量の測定結果を表３に示す。

［実験結果の考察１］
表２に示す実験結果によれば、防湿性粉末による家畜排泄物の被覆により、該家畜排泄物の液肥化発酵の度合いにかかわらず、それらからのアンモニア、硫化水素及びメタンの排出量の減少が認められた。

アンモニア及び硫化水素の排出量の前記減少は、防湿性粉末による前記両物質のガス拡散抑制、ガス吸収又は吸着、或いは防湿性粉末上における前記両物質の中和反応等によるものと推定され、またメタンの排出量の前記減少は、防湿性粉末による前記物質のガス拡散抑制、ガス吸収又は吸着、或いは防湿性粉末の共存による液肥化発酵過程におけるメタン発生量の減少等によるものと推定される。なお、亜酸化窒素については、何れの場合も、その排出量は検出下限濃度以下であった。

［実験結果の考察２］
表３に示す実験結果によれば、防湿性粉末により被覆処理されてなる家畜排泄物（処理生成物）では、該防湿性粉末により被覆されていない非処理の家畜排泄物に比して窒素及びリン酸等の肥料成分の含有量が著しく増加し、従って前記被覆処理により家畜排泄物の肥効が増強されると共に肥料成分の配合バランスが改善され、品質の向上が認められた。

本発明に係る環境負荷ガス抑制用被覆材を用いた有機性廃棄物の処理方法を概念的に説明する断面図であり、（Ａ）は処理前の状態、（Ｂ）は処理中又は処理後の状態を各々示す。 本発明の実施例における家畜排泄物の処理方法の実験に使用された実験器具の概念説明図である。

符号の説明

１ 貯留槽
２ 有機性廃棄物スラリー
３ 環境負荷ガス
４ 環境負荷ガス抑制用被覆材
５ 有機性廃棄物スラリーの処理生成物
１１ セパラブルフラスコ
１２ 家畜排泄物
１３ 防湿性粉末
１４ 空隙部
１５ 純空気
１６ 排出ガス

Claims (4)

1. 少なくとも一種の肥料成分を含有する資材に防湿加工を施してなる防湿性粉末からなる環境負荷ガス抑制用被覆材。
2. 防湿性粉末が粉末消火薬剤及び／又は回収粉末消火薬剤である請求項１に記載の環境負荷ガス抑制用被覆材。
3. 家畜排泄物及び／又はし尿を主成分とする有機性廃棄物スラリーを請求項１又は２に記載の防湿性粉末からなる環境負荷ガス抑制用被覆材により被覆して環境負荷ガスの排出を抑制することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
4. 請求項３に記載の有機性廃棄物の処理方法の実施により得られる有機性廃棄物スラリーの処理生成物からなる肥料組成物。
   

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