JP2010202427A - Fertilization method, method for production of liquid fertilizer, method for modification of irrigation water, and apparatuses for achieving respective methods - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、灌漑用水とメタン発酵を効果的に組み合わせて成る施肥方法、液肥の製造方法、灌漑用水の改質方法及び各方法を実施する装置に係り、特に、乾燥地域での利用に適した施肥方法、液肥の製造方法、灌漑用水の改質方法及び各方法を実施する装置に関するものである。 The present invention relates to a fertilization method that effectively combines irrigation water and methane fermentation, a method for producing liquid fertilizer, a method for reforming irrigation water, and an apparatus for performing each method, and is particularly suitable for use in dry areas. The present invention relates to a fertilizing method, a liquid fertilizer manufacturing method, an irrigation water reforming method, and an apparatus for performing each method.
地下水、河川水、湖沼水等を灌漑用水として利用し農地に灌水する灌水システムが知られている。
しかし、乾燥地域(例えば、アメリカやオーストラリア等の一部地域)では、農地に、前述した灌漑システムにより灌水しても直ぐに農地が乾燥したり、乾燥のため水分中に含まれる塩分が濃縮され塩害が生じる状況にあった。そのため、農地の乾燥を防ぐために多量の水を使用しなければならなかった。しかし、乾燥地域では灌漑用水は貴重であるため、農地に灌水したときに蒸発しにくい(保水性のある)灌漑用水が求められていた。
An irrigation system that irrigates agricultural land using groundwater, river water, lake water, etc. as irrigation water is known.
However, in dry areas (for example, some areas in the United States, Australia, etc.), even if water is irrigated by the irrigation system described above, the farmland dries immediately, or salt contained in the water is concentrated due to drying. Was in a situation where Therefore, a large amount of water had to be used to prevent the farmland from drying out. However, since irrigation water is valuable in dry areas, there is a need for irrigation water that does not evaporate when it is irrigated to farmland (having water retention capacity).
一方、従来より、生ごみ、家畜糞尿、下水処理汚泥等の有機性廃棄物を原料(被発酵材)として嫌気性処理であるメタン発酵処理を行い、その際に発生するバイオガスを回収してリサイクルエネルギーとして活用する技術が知られている(特許文献1)。そして、前述のメタン発酵処理を行って得られるメタン発酵液が、その液中に植物栄養成分を多量に含むことから農地に還元され肥料としての利用が検討されている。 On the other hand, from the past, organic waste such as food waste, livestock manure, and sewage treatment sludge has been used as raw material (fermented material) to perform anaerobic methane fermentation treatment and recover the biogas generated at that time A technique that is used as recycled energy is known (Patent Document 1). And since the methane fermentation liquid obtained by performing the above-mentioned methane fermentation process contains a lot of plant nutrient components in the liquid, utilization to a farmland is examined as a fertilizer.
しかし、前記メタン発酵液を肥料としてそのまま農地還元すると以下のような問題があった。
該発酵液中には相当量の有機体窒素およびアンモニア態窒素が含まれ、発酵液中のケルダール窒素(有機体窒素とアンモニア態窒素の合計)の数値がかなり高くなっており、発酵液をこのまま肥料として農地に還元すると、前記有機体窒素およびアンモニア態窒素が土壌中の微生物によって硝酸イオンや亜硝酸イオンになり、これらの硝酸態窒素のうち植物に吸収されない過剰窒素分が地下水に入り込んで地下水を汚染(窒素汚染)するという問題が生じていた。
However, if the methane fermentation liquor is used as a fertilizer for agricultural land reduction, there are the following problems.
The fermented liquid contains a considerable amount of organic nitrogen and ammonia nitrogen, and the value of Kjeldahl nitrogen (total of organic nitrogen and ammonia nitrogen) in the fermented liquid is considerably high. When reduced to farmland as fertilizer, the organic nitrogen and ammonia nitrogen are converted into nitrate ions and nitrite ions by microorganisms in the soil, and excess nitrogen content that is not absorbed by the plants out of these nitrate nitrogen enters the groundwater. There has been a problem of polluting (nitrogen contamination).
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、例えば農地に灌漑と施肥を一度に(一遍に)行えると共に、灌漑された水の蒸発をしにくくすることができるようにすることにある。更には、施肥による窒素汚染も防止できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of such circumstances. For example, it is possible to irrigate and fertilize farmland at once (uniformly) and to make it difficult to evaporate irrigated water. Furthermore, it is intended to prevent nitrogen contamination due to fertilization.
上記目的を達成するために本発明に係る第1の態様は、灌漑用水を加えた被発酵材をメタン発酵する発酵工程と、前記発酵工程で生じる発酵液を農地に供給する発酵液供給工程と、を有することを特徴とするに係る施肥方法である。
本態様によれば、例えば農地への灌漑と施肥を一度に行うことができるので作業効率がよい。また、農地へ灌漑された水は、単なる水の状態ではなくメタン発酵液を成す水であるので、単なる水の状態に比べて蒸発しにくくなっている。すなわち、メタン発酵液の状態で農地に給水することによって、農地が乾燥しにくい状態を実現することができ、以って肥料の土壌中への浸透性、更には植物による吸収性を向上する効果が得られる。
In order to achieve the above object, a first aspect according to the present invention includes a fermentation process for methane fermentation of a fermented material to which irrigation water is added, and a fermentation liquid supply process for supplying fermentation liquid produced in the fermentation process to farmland. The fertilization method according to
According to this aspect, for example, irrigation and fertilization of farmland can be performed at a time, so work efficiency is good. In addition, since the water irrigated to the farmland is not a simple water state but a methane fermentation liquid, it is less likely to evaporate than a simple water state. In other words, by supplying water to the farmland in the state of methane fermentation liquid, it is possible to realize a state where the farmland is difficult to dry, thereby improving the permeability of the fertilizer into the soil and further improving the absorbability by plants. Is obtained.
本発明に係る第2の態様は、第1の態様に係る施肥方法において、前記発酵工程の後にアンモニア除去工程を有することを特徴とする。 A second aspect according to the present invention is characterized in that in the fertilization method according to the first aspect, an ammonia removal step is provided after the fermentation step.
メタン発酵工程を経た発酵液中には被発酵材中に含まれる有機態窒素が分解されたアンモニア態窒素が多く含まれているが、本態様によれば、そのアンモニア態窒素がアンモニア除去工程で除去されるので、発酵液中の窒素が低減されており、前記窒素汚染の虞が少ない肥料として発酵液を利用することができる。 The fermentation broth subjected to the methane fermentation process contains a large amount of ammonia nitrogen in which organic nitrogen contained in the material to be fermented is decomposed. According to this aspect, the ammonia nitrogen is removed in the ammonia removal process. Since it is removed, nitrogen in the fermented liquid is reduced, and the fermented liquid can be used as a fertilizer with little risk of nitrogen contamination.
本発明に係る第3の態様は、第2の態様に係る施肥方法において、前記アンモニア除去工程後の発酵液の一部または全部を前記発酵工程に戻すことを特徴とする。 A third aspect according to the present invention is characterized in that in the fertilization method according to the second aspect, part or all of the fermentation liquor after the ammonia removal step is returned to the fermentation step.
本態様によれば、被発酵材に加える灌漑用水の一部として、或は代わりとして前記アンモニア除去工程後の発酵液の一部または全部を利用するので、灌漑用水の使用量を節約することができる。乾燥地帯のような灌漑用水が貴重な地域では、特に効果がある。 According to this aspect, part or all of the fermented liquid after the ammonia removal step is used as a part of the irrigation water added to the material to be fermented, or alternatively, the amount of irrigation water used can be saved. it can. This is especially effective in areas where irrigation water is precious, such as dry areas.
本発明に係る第4の態様は、第2の態様または第3の態様に係る施肥方法において、前記メタン発酵工程は60℃以上の温度で行われることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fertilization method according to the second aspect or the third aspect, the methane fermentation step is performed at a temperature of 60 ° C. or higher.
本態様によれば、60℃以上、好ましくは62℃、65℃、更には70℃でメタン発酵(超高温発酵)することにより、メタン発酵槽内で有機態窒素がアンモニア態窒素に分解する量が多くなる。よって後段のアンモニア除去工程で有機態窒素が分解して生じた多量のアンモニア除去することにより、発酵液中の有機体窒素およびアンモニア態窒素の量を低減でき、発酵液を肥料として農地に施肥した場合、前記窒素汚染を防止することができる。 According to this aspect, the amount of organic nitrogen decomposed into ammonia nitrogen in the methane fermentation tank by performing methane fermentation (ultra-high temperature fermentation) at 60 ° C. or higher, preferably 62 ° C., 65 ° C., or even 70 ° C. Will increase. Therefore, the amount of organic nitrogen and ammonia nitrogen in the fermentation broth can be reduced by removing a large amount of ammonia generated by decomposition of organic nitrogen in the subsequent ammonia removal step, and fertilizer was applied to the farmland as fertilizer In this case, the nitrogen contamination can be prevented.
本発明に係る第5の態様は、第1の態様から第4の態様のいずれか1つに記載された態様に係る施肥方法において、メタン発酵工程後の発酵液に乳酸菌を添加することを特徴とする。
本態様によれば、乳酸菌を付与することによりメタン発酵液が改質されて保水性が向上するので、特に乾燥地域に発酵液を肥料として施肥する場合に効果がある。さらに、従来の灌漑用水と異なり保水効果を有する灌漑用水として利用できる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fertilization method according to any one of the first to fourth aspects, a lactic acid bacterium is added to the fermentation broth after the methane fermentation step. And
According to this aspect, the methane fermentation broth is modified by imparting lactic acid bacteria and the water retention is improved, which is particularly effective when fertilizing the fermentation broth as a fertilizer in a dry region. Furthermore, unlike conventional irrigation water, it can be used as irrigation water having a water retention effect.
本発明に係る第6の態様は、灌漑用水を加えた被発酵材をメタン発酵する発酵槽と、前記発酵槽から得られた発酵液を肥料として農地に供給する供給装置と、を備えたことを特徴とする施肥装置である。
本発明によれば、第1の態様と同様の効果が得られる。
The 6th aspect which concerns on this invention was equipped with the fermenter which methane-ferments the to-be-fermented material which added the water for irrigation, and the supply apparatus which supplies the fermented liquor obtained from the said fermenter to a farmland as a fertilizer It is a fertilizer application device characterized by.
According to the present invention, the same effect as in the first aspect can be obtained.
本発明に係る第7の態様は、低含水率の被発酵材に灌漑用水を加える第1工程と、第1工程を経た前記被発酵材に対してメタン発酵処理する第2工程と、前記第2工程で得られる発酵液からアンモニアを除去する第3工程と、を有することを特徴とする液肥の製造方法である。ここで、「低含水率の被発酵材」とは、それ自体の含水率では完全混合型の湿式メタン発酵処理に適さないレベルの被発酵材を意味し、例えば肉牛の糞尿(固形分濃度15重量%以上、含水率85%以下)等が挙げられる。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a first step of adding irrigation water to a fermented material having a low water content, a second step of subjecting the fermented material subjected to the first step to methane fermentation, and the first step. And a third step of removing ammonia from the fermentation broth obtained in two steps. Here, the “fermented material having a low water content” means a material to be fermented that is not suitable for a fully mixed wet methane fermentation process with its own water content. Weight% or more and water content 85% or less).
本態様によれば、低含水率の被発酵材であっても灌漑用水を加えることにより流動性が向上し、メタン発酵の処理の効率が上がり、且つメタン発酵処理後の発酵液をアンモニア除去処理することによって、メタン発酵液中の窒素が低減された液肥を製造することができる。よって、当該液肥を使用した場合には、前記窒素汚染を防ぐ事ができる。
さらに、灌漑用水が従来の灌漑用水と異なり肥料的効果を有する灌漑用水としても利用できる。
According to this aspect, even if it is a fermented material having a low water content, the flowability is improved by adding irrigation water, the efficiency of the methane fermentation treatment is increased, and the fermentation solution after the methane fermentation treatment is treated with ammonia removal. By doing, liquid fertilizer in which nitrogen in the methane fermentation liquid is reduced can be produced. Therefore, when the liquid fertilizer is used, the nitrogen contamination can be prevented.
Furthermore, unlike conventional irrigation water, irrigation water can be used as irrigation water having a fertilizer effect.
本発明に係る第8の態様は、低含水率の被発酵材に灌漑用水を加える第1工程と、第1工程を経た前記被発酵材に対してメタン発酵処理する第2工程と、前記第2工程で得られる発酵液の保水性を向上させる発酵液改質処理工程を有することを特徴とする液肥の製造方法である。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a first step of adding irrigation water to a fermented material having a low water content, a second step of subjecting the fermented material having undergone the first step to methane fermentation, It is a manufacturing method of liquid fertilizer characterized by having a fermentation liquid modification processing process which improves the water retention of fermentation liquid obtained by two processes.
本態様によれば、低含水率の被発酵材であっても水を加えることにより流動性が向上し、メタン発酵の処理の効率が上がり、且つメタン発酵液が改質されて保水性が付与された液肥を製造できるので、特に乾燥地域の農地に施肥する場合に効果がある。一方、灌漑用水としては、従来の灌漑用水と異なり保水効果を一層有する灌漑用水として利用できる。 According to this aspect, even if it is a fermented material having a low water content, the flowability is improved by adding water, the efficiency of the methane fermentation treatment is improved, and the methane fermentation solution is modified to provide water retention. Since the liquid fertilizer produced can be produced, it is particularly effective when fertilized on farmland in dry areas. On the other hand, as irrigation water, unlike conventional irrigation water, it can be used as irrigation water having a further water retention effect.
本発明に係る第9の態様は、低含水率の被発酵材に灌漑用水を加える第1工程と、第1工程を経た前記被発酵材に対してメタン発酵処理する第2工程と、前記第2工程で得られる発酵液からアンモニアを除去する第3工程と、前記第3工程で得られたアンモニア除去発酵液の保水性を向上させるアンモニア除去発酵液改質工程を有することを特徴とする液肥の製造方法である。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a first step of adding irrigation water to a fermented material having a low water content, a second step of subjecting the fermented material subjected to the first step to methane fermentation, and the first step. A liquid fertilizer comprising a third step of removing ammonia from the fermentation broth obtained in two steps, and an ammonia removal fermentation broth reforming step for improving the water retention of the ammonia-removed fermentation broth obtained in the third step It is a manufacturing method.
本態様によれば、第8の態様の作用効果に加えて、メタン発酵処理後の発酵液をアンモニア除去処理することによってメタン発酵液中の窒素が低減され、更に保水性も有する肥料を製造することができる。 According to this aspect, in addition to the action and effect of the eighth aspect, a fertilizer is produced in which nitrogen in the methane fermentation liquid is reduced and water retention is further achieved by ammonia removal treatment of the fermentation liquid after the methane fermentation treatment. be able to.
本発明に係る第10の態様は、低含水率の被発酵材に灌漑用水を加える灌漑用水添加装置と、前記灌漑用水添加装置によって灌漑用水が加えられた前記被発酵材に対してメタン発酵処理するメタン発酵槽と、前記メタン発酵処理で得られる発酵液からアンモニアを除去するアンモニア除去装置と、を備えたことを特徴とする液肥の製造装置である。
本態様によれば、第7の態様と同様の効果を有する液肥を製造することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an irrigation water addition device for adding irrigation water to a fermented material having a low water content, and a methane fermentation treatment for the fermented material to which irrigation water has been added by the irrigation water addition device. A liquid fertilizer production apparatus comprising: a methane fermenter that performs the process, and an ammonia removal device that removes ammonia from the fermentation liquid obtained by the methane fermentation process.
According to this aspect, liquid fertilizer having the same effect as that of the seventh aspect can be manufactured.
本発明に係る第11の態様は、被発酵材に灌漑用水を加える灌漑用水第1改質工程と、前記第1改質工程を経た前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改質工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法である。 An eleventh aspect according to the present invention is directed to a irrigation water first reforming step for adding irrigation water to a material to be fermented, and an irrigation water-added fermented material to which the irrigation water that has passed through the first reforming step is added. And an irrigation water second reforming step for obtaining irrigation water modified by performing a methane fermentation treatment.
本態様によれば、灌漑用水は、メタン発酵処理を経ることにより、単なる水とは異なる性状に改質され(例えば粘性が増す)、水分が蒸発しにくくなっている。且つ当該灌漑用水中には植物栄養成分を多量に含んでいるので、従来の灌漑用水とは違って保水性と肥料性をもって改質された灌漑用水として利用することができる。 According to this aspect, the irrigation water undergoes a methane fermentation treatment, so that the irrigation water is modified to a property different from that of mere water (for example, the viscosity is increased), and moisture is difficult to evaporate. In addition, since the irrigation water contains a large amount of plant nutrient components, it can be used as irrigation water modified with water retention and fertilizer properties unlike conventional irrigation water.
本発明に係る第12の態様は、被発酵材に灌漑用水を加える灌漑用水第1改質工程と、前記第1改質工程を経た前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改質工程と、前記第2改質工程で得られた改質された灌漑用水からアンモニアを除去する灌漑用水第3改質工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法である。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an irrigation water first reforming step for adding irrigation water to a material to be fermented, and an irrigation water-added fermented material to which the irrigation water passed through the first reforming step is added. Irrigation water second reforming step for obtaining irrigation water modified by methane fermentation treatment, and third irrigation water reforming step for removing ammonia from the modified irrigation water obtained in the second reforming step And a method for improving irrigation water.
本態様によれば、メタン発酵処理後の改質された灌漑用水からアンモニア除去処理することによって、窒素が低減された灌漑用水に改質されるので、当該灌漑用水を農地に灌水した場合であっても前記窒素汚染を防ぐ事ができる。 According to this aspect, since ammonia is removed from the modified irrigation water after the methane fermentation treatment, the irrigation water is reduced to nitrogen, so that the irrigation water is irrigated to the farmland. However, the nitrogen contamination can be prevented.
本発明に係る第13の態様は、被発酵材に灌漑用水を加える灌漑用水第1改質工程と、前記第1改質工程を経た前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改質工程と、前記第2改質工程で得られた改質された灌漑用水の保水性を向上させる改質灌漑用水保水性付与工程を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法である。
本態様によれば、灌漑用水は、保水性が付与される改質が行われることによって乾燥に強い灌漑用水に改質されているので、特に乾燥地域の農地への灌水については効果がある。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an irrigation water first reforming step for adding irrigation water to a material to be fermented, and an irrigation water-added fermented material to which the irrigation water having undergone the first reforming step has been added. Irrigation water second reforming step for obtaining modified irrigation water by performing methane fermentation treatment, and modified irrigation water retention for improving the water retention of the modified irrigation water obtained in the second reforming step An irrigation water reforming method characterized by having an application step.
According to this aspect, the irrigation water is reformed into irrigation water that is resistant to drying by performing the modification imparting water retention, so that it is particularly effective for irrigation of farmland in arid regions.
本発明に係る第14の態様は、被発酵材に灌漑用水を加える灌漑用水第1改質工程と、前記第1改質工程を経た前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改質工程と、前記第2改質工程で得られた改質された灌漑用水からアンモニアを除去する灌漑用水第3改質工程と、前記第3改質工程で得られたアンモニアが除去されたアンモニア除去灌漑用水の保水性を向上させる改質灌漑用水保水性付与工程を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法である。
本態様によれば、第12の態様の効果と第13の態様の効果の双方の効果を得ることができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an irrigation water first reforming step for adding irrigation water to a material to be fermented, and an irrigation water-added fermented material to which the irrigation water passed through the first reforming step is added. Irrigation water second reforming step for obtaining irrigation water modified by methane fermentation treatment, and third irrigation water reforming step for removing ammonia from the modified irrigation water obtained in the second reforming step And a method for reforming irrigation water, comprising a step of imparting water retention for modified irrigation water that improves the water retention of irrigation water from which ammonia has been removed in the third reforming step. .
According to this aspect, both the effects of the twelfth aspect and the thirteenth aspect can be obtained.
本発明に係る第15の態様は、第11から第14のいずれか1つの態様に係る灌漑用水の改質方法において、前記被発酵材が低含水率の被発酵材であることを特徴とする。
本態様によれば、低含水率の被発材に灌漑用水を加えた場合であっても、改質された灌漑用水は、第11の態様から第14の態様のいずれか1つの態様と同様の効果を得ることができる。
A fifteenth aspect according to the present invention is the irrigation water reforming method according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, wherein the fermented material is a fermented material having a low water content. .
According to this aspect, even when irrigation water is added to the low moisture content material, the modified irrigation water is the same as any one of the eleventh aspect to the fourteenth aspect. The effect of can be obtained.
本発明にかかる第16の態様は、被発酵材に灌漑用水を加える灌漑用水第1改質装置と、前記第1改質装置で前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改発酵槽と、を備えること特徴とする灌漑用水の改質装置である。
本態様によれば、灌漑用水を、第11の態様から第15の態様のいずれか1つの態様の効果を有する灌漑用水に改質することができる。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a irrigation water first reformer for adding irrigation water to a fermented material, and irrigated water-added fermented material to which the irrigation water is added by the first reformer. An irrigation water reforming apparatus comprising: an irrigation water second reforming tank that performs fermentation treatment to obtain modified irrigation water.
According to this aspect, the irrigation water can be modified to irrigation water having the effect of any one of the eleventh aspect to the fifteenth aspect.
本発明に係る第17の態様は、被発酵材をメタン発酵する被発酵材メタン発酵工程と、灌漑用水に前記被発酵材メタン発酵工程で得られたメタン発酵液を加えるメタン発酵液添加工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法である。 According to a seventeenth aspect of the present invention, a fermented material methane fermentation step for methane fermentation of the fermented material, and a methane fermentation solution addition step for adding the methane fermentation solution obtained in the fermented material methane fermentation step to irrigation water, The method for reforming irrigation water is characterized by comprising:
本態様によれば、灌漑用水は、メタン発酵処理により、粘性が増して水分が蒸発しにくくなっており、且つ灌漑用水中には植物栄養成分を多量に含んでいるので、従来の灌漑用水とは違って保水性と肥料性をもった改質された灌漑用水として利用することができる。 According to this aspect, the irrigation water has increased viscosity due to the methane fermentation treatment, making it difficult for the water to evaporate, and the irrigation water contains a large amount of plant nutrient components. On the other hand, it can be used as modified irrigation water with water retention and fertilizer properties.
本発明に係る第18の態様は、被発酵材をメタン発酵する被発酵材メタン発酵工程と、前記被発酵材メタン発酵工程で得られたメタン発酵液からアンモニアを除去するメタン発酵液アンモニア除去工程と、灌漑用水に前記メタン発酵液アンモニア除去工程で得られたアンモニアが除去されたメタン発酵液を加えるアンモニア除去発酵液添加工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法である。 According to an eighteenth aspect of the present invention, a fermented material methane fermentation step for methane fermentation of the fermented material, and a methane fermentation solution ammonia removal step for removing ammonia from the methane fermentation solution obtained in the fermented material methane fermentation step. And an ammonia removal fermentation liquid addition step of adding methane fermentation liquid from which ammonia obtained in the methane fermentation liquid ammonia removal step has been removed to the irrigation water, and a method for reforming irrigation water.
本態様によれば、メタン発酵処理後の改質された灌漑用水からアンモニア除去処理することによって、窒素が低減された灌漑用水に改質されるので、当該灌漑用水を農地に灌水した場合であっても前記窒素汚染を防ぐ事ができる。 According to this aspect, since ammonia is removed from the modified irrigation water after the methane fermentation treatment, the irrigation water is reduced to nitrogen, so that the irrigation water is irrigated to the farmland. However, the nitrogen contamination can be prevented.
本発明に係る第19の態様は、被発酵材をメタン発酵する被発酵材メタン発酵工程と、灌漑用水に前記被発酵材メタン発酵工程で得られたメタン発酵液を加えるメタン発酵液添加工程と、前記メタン発酵液添加工程で得られた灌漑用水添加メタン発酵液の保水性を向上させる保水性付与工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法である。 A nineteenth aspect according to the present invention includes a fermented material methane fermentation step for methane fermentation of a fermented material, and a methane fermentation solution addition step for adding the methane fermentation solution obtained in the fermented material methane fermentation step to irrigation water. And a water retention imparting step for improving the water retention of the irrigation water added methane fermentation broth obtained in the methane fermentation broth addition step.
本態様によれば、灌漑用水は、保水性が付与されることによって乾燥に強い灌漑用水に改質されているので、特に乾燥地域の農地への灌水については効果がある。 According to this aspect, the irrigation water is reformed into irrigation water that is resistant to drying by being given water retention, so that it is particularly effective for irrigation of farmland in arid regions.
本発明に係る第20の態様は、被発酵材をメタン発酵する被発酵材メタン発酵工程と、前記被発酵材メタン発酵工程で得られたメタン発酵液からアンモニアを除去するメタン発酵液アンモニア除去工程と、前記メタン発酵液アンモニア除去工程で得られたアンモニアが除去されたアンモニア除去発酵液に該アンモニア除去発酵液の保水性を向上させる保水性付与工程と、灌漑用水に前記保水性付与工程で保水性が付与された前記アンモニア除去発酵液加える保水性付与アンモニア除去発酵液添加工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法である。
本態様によれば、第18の態様の効果と第19の態様の双方の効果を得ることができる。
A twentieth aspect according to the present invention is a fermented material methane fermentation step for methane fermentation of a fermented material, and a methane fermentation solution ammonia removal step for removing ammonia from the methane fermentation solution obtained in the fermented material methane fermentation step. A water retention step for improving the water retention of the ammonia-removed fermentation broth to the ammonia-removed fermentation broth from which the ammonia obtained in the methane fermentation broth ammonia removal step has been removed, and water retention in the water retention imparting step for irrigation water A method for reforming irrigation water, comprising the step of adding a water retention-providing ammonia-removed fermentation liquor to which the above-described ammonia-removed fermentation broth is added.
According to this aspect, the effects of both the eighteenth aspect and the nineteenth aspect can be obtained.
本発明に係る第21の態様は、被発酵材をメタン発酵する被発酵材メタン発酵槽と、灌漑用水に前記被発酵材メタン発酵槽で得られたメタン発酵液を加えるメタン発酵液添加槽と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法である。
本態様によれば、灌漑用水を、第17から第20のいずれか1つの態様の効果を有する灌漑用水に改質することができる。
According to a twenty-first aspect of the present invention, a fermented material methane fermentation tank for methane fermentation of a fermented material, a methane fermentation liquid addition tank for adding methane fermentation liquid obtained in the fermented material methane fermentation tank to irrigation water, The method for reforming irrigation water is characterized by comprising:
According to this aspect, irrigation water can be reformed to irrigation water having the effect of any one of the seventeenth to twentieth aspects.
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
なお、第1から第4の各態様においては、液肥を製造する方法および装置と灌漑用水の改質方法および装置とは同一のラインにあるので、灌漑用水の改質方法および装置の説明は、液肥を製造する方法および装置に含めて説明する。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
In each of the first to fourth aspects, the method and apparatus for producing liquid fertilizer and the irrigation water reforming method and apparatus are on the same line. The method and apparatus for producing liquid fertilizer will be described.
図1は、本発明に係る第1の実施態様を表した概略図である。
本発明にかかる第1の実施態様は、被発酵材Mに灌漑用水Wを加えた被発酵材をメタン発酵処理して得られるメタン発酵液1’を最終的に液肥として農地へ施肥または改質された灌漑用水として灌水するラインL1と、被発酵材Mに灌漑用水Wを加えた被発酵材をメタン発酵処理して得られるバイオガスGをガスホルダー11で回収し最終的にガスエンジン12等のエネルギーとして使用するラインL2とを備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment according to the present invention.
The first embodiment according to the present invention is to fertilize or modify farmland as
メタン発酵液1’を液肥として農地へ施肥または改質された灌漑用水として灌水するラインL1は、被発酵材Mに灌漑用水添加装置20を用いて灌漑用水Wを加える工程(第1工程または灌漑用水第1改質工程)を経た被発酵材を、撹拌翼2で撹拌しながらメタン発酵処理(第2工程または灌漑用水第2改質工程)するメタン発酵槽1、メタン発酵槽1で発酵処理されて得られたメタン発酵液1’を気液接触させて発酵液1’中のアンモニアを除去(第3工程または灌漑用水第3改質工程)するためのアンモニア除去装置であるアンモニア放散塔3、アンモニア放散塔3にメタン発酵液1’と気液接触させる気体(空気)を送り込むためのブロワー4、アンモニア放散塔3において放散されたアンモニアを脱臭装置8に導くためのアンモニア導出管7およびアンモニア放散塔3によってアンモニアが除去されたアンモニア除去発酵液3’を農地へ液肥として施肥するための液肥(または改質灌漑用水)供給装置6で構成されている。
The line L1 for irrigating the methane fermented
一方、被発酵材Mに灌漑用水添加装置20を用いて灌漑用水Wを加える工程を経た被発酵材Mをメタン発酵処理して得られるバイオガスGを、ガスエンジン12等のエネルギーとして使用するラインL2は、メタン発酵槽内1で発生したバイオガスGを導出するための導出管9、メタン発酵によってバイオガスと供に発生する硫黄化合物(例えば硫化水素、メルカプタン等)中の硫黄分を除去するための脱硫装置10、および脱硫後のバイオガスをガスエンジン12等に送り込むために、一時的にバイオガスを貯留しておくためのガスホルダー11から構成されている。
On the other hand, the biogas G obtained by subjecting the fermented material M, which has been subjected to the process of adding the irrigation water W to the fermented material M using the irrigation
なお、バイオガス導出管9を途中で分岐させて、メタン発酵槽1で発生したバイオガスGをアンモニア放散塔3で気液接触させるための気体としてアンモニア放散塔3に送り込むためのバイオガス導入管を設ける構成としてもよい。このような構成とすれば、わざわざブロワー4を設ける必要がなくなる。
In addition, the biogas introduction pipe for branching the
本態様でメタン発酵処理される被発酵材Mとしては、例えば畜産廃棄物、有機性汚泥、緑農廃棄物などが挙げられる。畜産廃棄物としては、例えば、家畜である豚、牛(搾乳牛・肉牛)、ニワトリ等の糞尿や、屠体および/またはその加工品が挙げられる。また、緑農廃棄物には家庭の生ゴミの他、産業廃棄物生ごみとして、農水産業廃棄物、食品加工廃棄物等が含まれる。特に、本態様では低含水率(固形物濃度15〜40重量%)の原料、例えば肉牛の糞尿等を処理する場合には優れている。 Examples of the material to be fermented M to be subjected to methane fermentation treatment in this embodiment include livestock waste, organic sludge, and green farm waste. Examples of livestock waste include manure such as pigs, cows (milking beef cattle) and chickens, carcasses and / or processed products thereof, which are livestock. Green farm waste includes agricultural waste, food processing waste, and the like as household waste, as well as household waste. In particular, this embodiment is excellent when processing a raw material having a low water content (solids concentration: 15 to 40% by weight), such as manure from beef cattle.
また、被発酵材Mに加えられる灌漑用水W(改質される灌漑用水)としては、地下水、河川水、湖沼水等が挙げられる。本発明では、被発酵材Mに灌漑用水添加装置20を用いて灌漑用水Wを加えて、後段の工程を経ることにより、灌漑用水W自体が従来の単なる灌漑用水でなく、保水性を兼ねた灌漑用水兼液肥として改質される。ここで灌漑用水とは、田畑に水を引いて土地を潤すために用いられる水をいう。
Examples of irrigation water W (irrigation water to be reformed) added to the material to be fermented M include ground water, river water, lake water, and the like. In the present invention, by adding irrigation water W to the material to be fermented M using the irrigation
また、本発明は、被発酵材Mに灌漑用水Wを加える工程を有しているので、低含水率(固形物濃度15〜40重量%)の原料を使用する場合には、メタン発酵槽1内で流動性が上がり、原料自体が撹拌翼2によって十分に撹拌され、メタン発酵処理が効率よく行える効果を有している。
Moreover, since this invention has the process of adding the irrigation water W to the to-be-fermented material M, when using the raw material of a low moisture content (solid concentration 15-40 weight%), the
メタン発酵処理工程を行うメタン発酵槽1は、絶対嫌気性のメタン発酵菌による活動を維持するために、空気を完全に遮断したタンクにより構成される。発酵槽1は固形物濃度(通常3〜40重量%の範囲)と発酵温度(通常、中温発酵では約32〜37℃、高温発酵では約52〜55℃、超高温発酵では約60〜70℃)によって、運転条件が異なってくる。例えば、本発明のように、灌漑用水を低含水率(固形物濃度15〜40重量%)の原料に加えて含水率が85重量%以上とした原料の場合は、湿式型の完全混合方式の発酵槽を使用することが好ましい。
The
なお、発酵槽1には、必要に応じて保温のための加熱手段を設けておくことが好ましい。
上述した含水率が85%以上である原料の場合は、完全混合方式の発酵槽を用い、超高温メタン発酵菌(至適温度65℃)では滞留時間(Retention Time)を10日間程度、高温メタン発酵菌(至適温度55℃)では滞留時間(Retention Time)を15日間程度、中温メタン発酵菌(至適温度37℃)では滞留時間を25〜30日間程度とすることが可能である。
In addition, it is preferable to provide the
In the case of the above-mentioned raw material having a water content of 85% or more, a complete mixing type fermenter is used, and the ultra high temperature methane fermentation bacteria (optimum temperature 65 ° C.) has a retention time (Retention Time) of about 10 days. The retention time can be about 15 days for fermenting bacteria (optimum temperature 55 ° C.), and the residence time can be about 25 to 30 days for medium temperature methane fermentation bacteria (optimum temperature 37 ° C.).
ここで、例えば、灌漑用水Wを低含水率(固形物濃度15〜40重量%)の原料に加えて含水率が85重量%以上とした原料を用いてメタン発酵処理したメタン発酵液1’は、嫌気性微生物の菌体およびその代謝産物に由来する各種のアミノ酸(有機態窒素を多く含む)や有機酸などを多量に含んでいる。
Here, for example, the
したがって、メタン発酵液1’中には有機態窒素が含まれていることになるが、メタン発酵液1’を、窒素分が比較的多い土壌で構成されている農地にこのまま散布すると、窒素が土壌中で硝酸イオンまたは亜硝酸イオンに変化し、地下水を汚染してしまうこととなる。そこで、有機態窒素をアンモニア態窒素に分解して、後段のアンモニア除去工程でアンモニアとして除去することによって、メタン発酵液1’中の窒素の量を低減するのが良い。そのため、メタン発酵槽1で行われる処理は、高温(50〜55℃)または超高温(60〜70℃)のメタン発酵処理であることが好ましい。60℃以上で行われる超高温処理であればなお好ましい。理由は、メタン発酵処理の温度が高い程、有機態窒素がアンモニア態窒素に分解される量が多くなるからである。勿論、中温メタン発酵であっても有機態窒素はアンモニア態窒素に分解されるため、メタン発酵槽1で行われる処理は中温メタン発酵であっても構わない。
Therefore, although organic nitrogen is contained in the
メタン発酵処理で得られたメタン発酵液1’はメタン発酵槽1からアンモニア除去装置3に導入される。本態様ではアンモニア除去装置としてアンモニア放散塔3が設けられている。
The
本態様で使用するアンモニア放散塔3は、アンモニア放散塔3の上部から液体(メタン発酵液1’)を導入し、下部からブロワー4より気体(空気)を導入して液体と気体を対向させて接触するように構成したものである。勿論、アンモニア放散塔3は、気液接触できるように構成されていればよく、対向式に限られるものではない。例えばスプレー式、棚段式等が挙げられる。なお、アンモニア除去装置については、アンモニア放散塔3に限られるものではなく、例えば膜分離装置等などが使用可能である。
In the
アンモニア放散塔3内の温度は、メタン発酵処理して得られた発酵液1’中のアンモニアが適切に放散できる温度であればよく、約35〜80℃であることが好ましい。
The temperature in the
アンモニア放散塔3内で気液接触して放散したアンモニアは、アンモニア導出管7を通じて脱臭装置8に導入され脱臭される。脱臭装置8ではアンモニアやアンモニアとともに放散した悪臭成分(メルカプタン、スカトール等)の除去が行われる。
Ammonia diffused by gas-liquid contact in the
一方、アンモニア放散塔3で気液接触してアンモニアが除去された発酵液3’は地下水汚染の原因となる窒素が低減され、アンモニア放散塔3から導出され液肥(または改質灌漑用水)供給装置6を通じて液肥(または改質灌漑用水)として農地に施肥(または灌水)される。本発明によって製造された液肥(発酵液3’)は発酵液であるため、ある程度の粘度(0〜50℃において100mPaS以上)を有しているので、水分が蒸発しにくくなっている。
On the other hand, the fermented
一方、被発酵材Mに灌漑用水Wを加える工程で使用された灌漑用水Wは、上述した液肥(発酵液3’)が製造される工程を経て、それ自体が従来の単なる灌漑用水でなく、灌漑した水の蒸発をしにくくする灌漑用水兼液肥として改質され、新たな機能を持った灌漑用水として利用することができる。 On the other hand, the irrigation water W used in the process of adding the irrigation water W to the material to be fermented M is not the conventional mere irrigation water itself through the process of producing the liquid fertilizer (fermented liquid 3 ′) described above. It is modified as irrigation water and liquid fertilizer that makes it difficult to evaporate irrigated water, and can be used as irrigation water with new functions.
なお、液肥(または改質灌漑用水)供給装置6としては、ノズルの口径が従来のものより大きいスプリンクラーや設置してある貯留槽に液肥を溜めてそこから農地へ施肥(灌水)するような固設型の装置が使用できる。また、液肥(または改質灌漑用水)をタンク等に入れて移動しながら農地へ施肥するような移動型の装置も使用できる。
The liquid fertilizer (or modified irrigation water)
以上のように、本発明は、例えば、被発酵材が低含水率(固形物濃度15〜40重量%)のものであっても、被発酵材に灌漑用水を加え、メタン発酵処理されて得られたメタン発酵液をアンモニア除去工程に通すことによりメタン発酵液中の窒素を低減し、地下水への窒素汚染がない液肥を製造することが可能であり、また、その液肥を施肥する発明である。 As described above, the present invention is obtained, for example, by adding irrigation water to a material to be fermented and subjecting the material to be fermented to methane fermentation even if the material to be fermented has a low water content (solids concentration 15 to 40% by weight). It is an invention to reduce the nitrogen in the methane fermentation broth by passing the obtained methane fermentation broth through an ammonia removal step, and to produce liquid fertilizer free from nitrogen contamination in groundwater, and to apply the liquid fertilizer .
さらに、灌漑用水の改質の点から見れば、灌漑用水に肥料性および灌漑した水を蒸発しにくくするという機能を新たに付与する灌漑用水の改質方法及び装置の発明でもある。 Furthermore, from the point of view of reforming irrigation water, it is also an invention of a method and apparatus for reforming irrigation water that newly imparts fertilizer properties and a function of making irrigated water difficult to evaporate.
図2は、本発明に係るメタン発酵システムの第2の実施態様を表した概略図である。
第1の実施態様と相違する部分を説明し、共通する部分については説明を省略する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the methane fermentation system according to the present invention.
The parts different from the first embodiment will be described, and the description of the common parts will be omitted.
本態様では、第1の実施態様において、被発酵材原料Mに灌漑用水とともにアンモニア放散塔3で気液接触してアンモニアが除去された発酵液3’の一部をアンモニア除去発酵液導出管3’’を通じて加えることができるように構成したものである。
これにより、乾燥地域では貴重な灌漑用水を節約することが可能となる。
In this aspect, in the first embodiment, a part of the fermented
This makes it possible to save valuable irrigation water in dry areas.
図3は、本発明に係るメタン発酵システムの第3の実施態様を表した概略図である。
第1の実施態様と相違する部分を説明し、共通する部分については説明を省略する。
FIG. 3 is a schematic view showing a third embodiment of the methane fermentation system according to the present invention.
The parts different from the first embodiment will be described, and the description of the common parts will be omitted.
本態様では、アンモニア除去工程を経てアンモニア除去されたアンモニア除去発酵液3’を、液肥(または改質灌漑用水)供給装置6を用いて農地へ施肥(または灌水)する前に、アンモニア除去発酵液3’を改質するために発酵液改質処理工程(または改質灌漑用水保水性付与工程)を設けた態様である。
In this aspect, before fertilizing (or irrigating) the ammonia-removed
発酵液改質処理工程では、発酵液改質処理装置5によって、保水性が付与される。
特に、乾燥地域においては、肥料も灌漑用水も保水性が要求される。そのため、本態様は、アンモニア除去発酵液3’をそのまま施肥(または灌水)せずに、発酵液改質処理装置5で保水性を付与してから液肥(または改質灌漑用水)供給装置6を用いて農地へ施肥(または灌水)する態様である。
In the fermentation liquid reforming process, water retention is imparted by the fermentation
Especially in dry areas, water retention is required for both fertilizer and irrigation water. Therefore, in this embodiment, the fertilizer (or irrigation water)
本態様における、発酵液改質処理工程ではアンモニア除去発酵液3’に乳酸を加え保水性を向上させている。添加する乳酸の量については、要求される保水性に応じて適宜調整すればよい。
この発酵液改質処理工程により、本発明で製造される液肥には保水性が付与され、その一方では、被発酵材Mに灌漑用水Wを加える工程で使用された灌漑用水Wは、液肥および保水性という新たな機能を有する改質された灌漑用水として使用できる。
In the fermentation liquid reforming treatment step in this embodiment, lactic acid is added to the ammonia-removed
By this fermented liquid reforming treatment step, water retention is imparted to the liquid fertilizer produced in the present invention. On the other hand, the irrigation water W used in the step of adding irrigation water W to the material to be fermented is liquid fertilizer and It can be used as modified irrigation water with a new function of water retention.
図4は、本発明に係るメタン発酵システムの第4の実施態様を表した概略図である。
第2の実施態様と相違する部分を説明し、共通する部分については説明を省略する。
FIG. 4 is a schematic view showing a fourth embodiment of the methane fermentation system according to the present invention.
Parts different from those of the second embodiment will be described, and description of common parts will be omitted.
本態様は第2の態様に、アンモニア除去工程を経てアンモニア除去されたアンモニア除去発酵液3’を、液肥(または改質灌漑用水)供給装置6を用いて農地へ施肥(または灌水)する前に、アンモニア除去発酵液3’を改質するために発酵液改質処理工程を設けた態様である。
発酵液改質処理工程では、発酵液改質処理装置5によって、保水性が付与される。
This embodiment is the second embodiment, in which the ammonia-removed
In the fermentation liquid reforming process, water retention is imparted by the fermentation
本態様では、乾燥地域では貴重な灌漑用水を節約することが可能となるとともに、第3の態様と同様に、施肥される液肥には保水性が付与されるとともに、灌漑用水Wは改質されて、液肥という肥料的な機能、灌漑した水を蒸発しにくくする機能および保水性という機能を有する灌漑用水として使用できる。 In this aspect, precious irrigation water can be saved in dry areas, and water retention is imparted to the liquid fertilizer to be fertilized and the irrigation water W is modified as in the third aspect. Thus, it can be used as irrigation water having a fertilizer function called liquid fertilizer, a function of making irrigated water difficult to evaporate, and a function of water retention.
図5は、本発明にかかる灌漑用水の改質方法及び装置に関する実施態様を表したものである。
既に前述したように、第1の実施態様から第4の実施態様においても、従来の灌漑用水に新たな機能(肥料としての機能および保水性)を付与して灌漑用水の改質を行うことができるが、本態様では、第1の実施態様から第4の実施態様以外の方法で灌漑用水の改質を行う方法として、(1)〜(4)の方法を挙げた。
FIG. 5 shows an embodiment relating to a method and apparatus for reforming irrigation water according to the present invention.
As already described above, also in the first to fourth embodiments, it is possible to modify the irrigation water by adding new functions (function as a fertilizer and water retention) to the conventional irrigation water. However, in this aspect, the methods (1) to (4) are given as methods for reforming irrigation water by a method other than the first to fourth embodiments.
(1)の方法は、メタン発酵液添加槽21にて、灌漑用水Wにメタン発酵処理されてメタン発酵槽1から導出されるメタン発酵液1’を加えて灌漑用水Wを改質し、改質された灌漑用水を改質灌漑用水供給装置6を用いて農地に灌水するものである。この方法で改質される灌漑用水は、メタン発酵液が灌漑用水と親和性があり、かつ所定の粘度(0〜50℃において100mPaS以上)を有しているため水分が蒸発しにくく乾燥に強い。さらに、メタン発酵液中には有機態窒素が多く含まれる。従来ならば有機態窒素は土壌中の窒素汚染の原因となるが、土壌自体が痩せていて窒素が十分にない土地において、本方法で改質された灌漑用水を散布すれば、植物が窒素分を吸収し窒素による地下水汚染は発生しない。
The method of (1) modifies the irrigation water W by adding the
つまり、本方法で得られた改質された灌漑用水は、乾燥地帯で土地が痩せており植物が育つのに十分な窒素分が土壌中にない地域の農地の灌漑用水として適している。 In other words, the modified irrigation water obtained by this method is suitable as irrigation water for farmland in areas where the land is thin in dry areas and there is not enough nitrogen in the soil for plants to grow.
(2)の方法は、アンモニア除去発酵液添加槽21’にて、灌漑用水Wにメタン発酵液1’をアンモニア放散塔3で気液接触させてアンモニア除去したアンモニア除去発酵液3’を加えて灌漑用水Wを改質し、改質された灌漑用水を改質灌漑用水供給装置6を用いて農地に灌水するものである。この方法で改質された灌漑用水は、(1)の方法で得られた灌漑用水と同様、発酵液であることから灌漑用水との親和性があり、所定の粘度を有しているため(0〜50℃において100mPas以上)水分が蒸発しにくい。さらにアンモニア除去発酵液3’はアンモニアが除去されているため、全窒素量が低減されており本方法で改質された灌漑用水で農地に灌水しても窒素で地下水が汚染されることはない。
In the method (2), in the ammonia-removed fermentation
つまり、本方法で得られた改質された灌漑用水は、乾燥地帯で植物が育つのにある程度の窒素分が土壌中に存在している地域の農地の灌漑用水として適している。 In other words, the modified irrigation water obtained by this method is suitable as irrigation water for farmland in areas where some nitrogen is present in the soil as plants grow in dry areas.
(3)の方法は、改質発酵液添加槽21’’にて、灌漑用水Wにアンモニア除去発酵液3’を発酵液改質処理装置5において乳酸を加えて処理(保水性付与工程)した改質発酵液を加えて灌漑用水Wを改質し、改質された灌漑用水を改質灌漑用水供給装置6を用いて農地に灌水するものである。
In the method (3), the ammonia-removed
つまり、この方法で改質された灌漑用水は、改質発酵液中に保水性を向上させる乳酸が添加されているので、(1)、(2)で改質された灌漑用水を使用する地域よりもより、乾燥が激しい地域の農地の灌漑用水として適している。 In other words, the irrigation water modified by this method has lactic acid added to improve the water retention capacity in the modified fermentation broth, so the area where the irrigation water modified in (1) and (2) is used. It is more suitable as irrigation water for farmland in areas where drought is more severe.
(4)の方法は、(1)で改質された灌漑用水を発酵液改質処理装置5において乳酸を加える処理を行ってさらに灌漑用水Wを改質し、改質灌漑用水供給装置6を用いて灌漑用水として農地に灌水するものである。すなわち(1)の方法で得られた改質された灌漑用水にさらに保水性を付与したものである。
In the method (4), the irrigation water modified in (1) is subjected to a process of adding lactic acid in the fermentation liquid reforming
よって、この方法で改質された灌漑用水は、乾燥が激しい地帯で且つ土地が痩せており植物が育つのに十分な窒素分が土壌中にない地域の農地の灌漑用水として適している。 Therefore, the irrigation water modified by this method is suitable as irrigation water for farmland in areas where the dryness is severe and the land is thin and the plant does not have enough nitrogen to grow.
第5図を参照にして、本発明の灌漑用水の改質方法を説明したが、本発明の特徴は、従来は農地に灌漑するためだけに使用されていた灌漑用水に、肥料的な機能、灌漑した水を蒸発しにくくする機能および保水性という機能を新たに持たせたことにある。 With reference to FIG. 5, the irrigation water reforming method of the present invention has been described. The feature of the present invention is that the irrigation water that has been conventionally used only for irrigating farmland has a fertilizer function, This is because it has a new function to make irrigated water less likely to evaporate and water retention.
また、それだけではなく、方法の(1)〜(4)に示したように農地の土壌の種類や農地の気候条件に応じて、最も適した改質された灌漑用水を選択できるというという、いわば「灌漑用水の種類の選択機能」が加わった。つまり、従来は地域や土壌の種類等に関係なく、農地に水を撒くためだけの灌漑用水であったものが、本発明によって、農地の土壌の種類や農地の気候条件に応じて灌漑用水を選択することも可能となった。 In addition, as shown in the methods (1) to (4), the most suitable modified irrigation water can be selected according to the soil type of the farmland and the climatic conditions of the farmland. “Irrigation water type selection function” has been added. In other words, the conventional irrigation water used only for watering the farmland regardless of the region or the type of soil, etc., according to the present invention, the irrigation water can be used according to the soil type of the farmland and the climatic conditions of the farmland. It became possible to choose.
〔実施例1〕
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
固形分約18%の肉牛の糞尿(低含水率の被発酵材)約10kgに灌漑用水約16Lを加えて(含水率93%)、10Lのメタン発酵槽を用いて、高温メタン発酵処理(65℃)を行った。
[Example 1]
Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
Add about 16 L of irrigation water to about 10 kg of beef cattle manure (fermented material with low water content) with solid content of about 18% (water content 93%), and use high temperature methane fermentation treatment (65 ° C).
次に、メタン発酵処理して得られたメタン発酵液(消化液)の一部を、内部が60℃に維持された充填塔方式のアンモニア放散塔の上部に注入し、アンモニア放散塔の下部からブロワーで導入した空気と気液接触させて、アンモニア除去処理を行った発酵液(液肥)を得た(A液)。この発酵液を、熱天秤(理学株式会社製:TG−8101DサーモフレックスTAS300)を使用した熱天秤法にて保水性発現試験(温度と重量減微分値との関係を求める試験)を行った。 Next, a part of the methane fermentation liquid (digested liquid) obtained by the methane fermentation treatment is injected into the upper part of the ammonia diffusion tower of the packed tower system in which the inside is maintained at 60 ° C., and from the lower part of the ammonia diffusion tower. A fermented liquid (liquid fertilizer) subjected to ammonia removal treatment was obtained by contacting the liquid introduced with the blower with gas and liquid (liquid A). The fermented broth was subjected to a water retention expression test (test for determining the relationship between temperature and weight loss differential value) by a thermobalance method using a thermobalance (manufactured by Rigaku Corporation: TG-8101D Thermoflex TAS300).
〔実施例2〕
実施例1と同様にアンモニア除去処理を行った発酵液(液肥)に乳酸菌製剤0.2〜0.3g/L加えて改質発酵液(液肥)を得た(B液)。その後、実施例1と同様に熱天秤法にて保水性発現試験(温度と重量減微分値との関係を求める試験)を行った。
[Example 2]
A modified fermentation broth (liquid fertilizer) was obtained by adding 0.2 to 0.3 g / L of the lactic acid bacteria preparation to the fermented broth (liquid fertilizer) subjected to the ammonia removal treatment in the same manner as in Example 1 (liquid B). Thereafter, a water retention expression test (test for determining the relationship between temperature and weight loss differential value) was performed by a thermobalance method in the same manner as in Example 1.
〔比較例〕
比較例として、微細岩石粉約10gに灌漑用水100mL含ませた(約10重量%になるように添加した)微細岩石粉含有液(含水率93%)を得た(C液)。実施例1、2と同様に熱天秤法にて保水性発現試験(温度と重量減微分値との関係を求める試験)を行った。
[Comparative Example]
As a comparative example, a fine rock powder-containing liquid (water content 93%) containing about 100 g of fine rock powder (added so as to be about 10 wt%) was obtained (liquid C). Similarly to Examples 1 and 2, a water retention test (test for determining the relationship between temperature and weight loss differential value) was performed by a thermobalance method.
実施例1(A液)、2(B液)及び比較例(C液)の熱天秤法によって測定された結果を図6に示す。
図6は、A〜C液についての熱天秤法における重量減少ピーク時の温度を求めた重量減少曲線である。たて軸に重量微分値、横軸に温度が目盛られている。
The result measured by the thermobalance method of Example 1 (A liquid), 2 (B liquid), and a comparative example (C liquid) is shown in FIG.
FIG. 6 is a weight reduction curve obtained by determining the temperature at the weight reduction peak in the thermobalance method for the liquids A to C. The vertical axis shows the weight differential value, and the horizontal axis shows the temperature.
C液とA液を比較するとC液の重量減少ピーク時の温度は約100℃で、A液の重量減少ピーク時の温度は約115℃となっている。よって、A液はC液よりも高い温度まで保水性を有していることが確認できる。 Comparing liquid C and liquid A, the temperature at the weight reduction peak of liquid C is about 100 ° C., and the temperature at the weight reduction peak of liquid A is about 115 ° C. Therefore, it can be confirmed that the liquid A has water retention up to a higher temperature than the liquid C.
微細岩石粉含有液は微細岩石粉と水との親和性が弱いために保水力が弱く、温度が水の沸点近くなると水分を保持しきれなくなるのが原因である。 The liquid containing fine rock powder is weak in water-holding power due to the weak affinity between fine rock powder and water, and it is impossible to retain moisture when the temperature approaches the boiling point of water.
一方、A液は被発酵材である肉牛の糞尿に灌漑用水を加えてメタン発酵することにより、メタン発酵により得られたメタン発酵液中の成分とその中に含まれている灌漑用水との親和性が高いため、C液よりも保水性の大幅な向上がみられた。 On the other hand, the liquid A has an affinity between the components in the methane fermentation liquid obtained by methane fermentation and the irrigation water contained in the methane fermentation by adding irrigation water to the manure of beef cattle, which is the fermented material. Due to its high properties, water retention was significantly improved over C solution.
さらに、A液とB液を比べるとB液の重量減少ピーク時の温度は135℃でありA液のそれよりも高くなっている。これは乳酸を加えることによって保水性が上がる効果があることを示している。 Furthermore, when the liquid A and the liquid B are compared, the temperature at the time of the weight decrease peak of the liquid B is 135 ° C., which is higher than that of the liquid A. This indicates that the addition of lactic acid has the effect of increasing water retention.
また、A液およびB液の肥料成分の化学分析結果は、植物に必要な3大栄養素である窒素、リン酸、カリウムは、それぞれ0.5重量%、0.3重量%、0.5重量%の割合で存在しており、A液およびB液は主要3成分の揃った肥料として使用できることが確認された。 The results of chemical analysis of the fertilizer components of liquid A and liquid B are 0.5 wt%, 0.3 wt%, and 0.5 wt% for the three major nutrients necessary for plants, nitrogen, phosphoric acid, and potassium, respectively. It was confirmed that the liquid A and the liquid B can be used as fertilizers with three main components.
以上より、本発明は保水性を有する液肥の製造方法であるとともに、その液肥を灌漑用水として利用もできることから、従来の灌漑用水に保水性および肥料となる機能を付与した灌漑用水を改質する発明でもある。 As described above, the present invention is a method for producing liquid fertilizer having water retention capacity, and since the liquid fertilizer can also be used as irrigation water, the conventional irrigation water is modified with water retention and fertilizer functions. It is also an invention.
図7は、A、BおよびD(肉牛糞尿堆肥に灌漑用水を加え含水率を93%とした液)の各液の粘度と温度の関係をあらわしたグラフである。なお粘度は振動板型粘度計によって測定した。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the viscosity and temperature of each liquid of A, B, and D (liquid in which irrigation water is added to beef cattle manure compost and the water content is 93%). The viscosity was measured with a diaphragm type viscometer.
乾燥地帯では、日中では日差しが強く土壌表面は50℃を超える場合もある。そのため、灌漑用水として使用する場合は、所定の粘度を有することによって、水分の蒸発を抑制することができる。そこで、本発明は、被発酵材である肉牛糞尿と灌漑用水を加えてメタン発酵処理し、当該処理によって改質した灌漑用水を得ることで所定の粘度を持たせて、灌漑用水に水の蒸発をしにくくするという新たな機能を付与している。 In dry zones, the sun is strong during the day and the soil surface may exceed 50 ° C. Therefore, when used as irrigation water, the evaporation of moisture can be suppressed by having a predetermined viscosity. Therefore, the present invention adds beef cattle manure which is a material to be fermented and irrigation water, performs methane fermentation treatment, obtains irrigation water modified by the treatment, has a predetermined viscosity, and evaporates water into the irrigation water. A new function is added to make it difficult to perform.
A液およびB液においては、土壌表面の温度が50℃になった場合でも粘度が100mPaS以上を維持しており、単に肉牛糞尿堆肥に灌漑用水を加えた液を農地に灌水したよりは、土壌の乾燥を防ぐことができる。 In the liquid A and liquid B, the viscosity is maintained at 100 mPaS or more even when the temperature of the soil surface reaches 50 ° C., rather than simply irrigating the farmland with a solution obtained by adding irrigation water to beef cattle manure compost. Can prevent drying.
上述したように、実施例では肉牛の糞尿に灌漑用水を加えてメタン発酵することで灌漑用水に粘度を付与し、灌水した場合には水の蒸発をしにくくしている。そして、さらに、メタン発酵で得られたメタン発酵液は、液中のアンモニアがアンモニア除去工程において除去され、アンモニア除去された発酵液は発酵液改質処理工程において乳酸を添加することにより、保水性が向上し、且つ窒素による地下水汚染が発生しない灌漑用水として使用することができる。 As described above, in the examples, irrigation water is added to beef cattle urine and methane fermentation is applied to impart viscosity to the irrigation water, which makes it difficult for water to evaporate. Further, in the methane fermentation liquid obtained by methane fermentation, the ammonia in the liquid is removed in the ammonia removal process, and the fermentation liquid from which ammonia has been removed has water retention by adding lactic acid in the fermentation liquid reforming process. And can be used as irrigation water that does not cause groundwater contamination by nitrogen.
図8は、アンモニア放散塔における放散塔内の温度と放散される出口アンモニア濃度(アンモニア放散塔の出口での濃度)との関係を示したものである。これによると、温度が高いほど放散されるアンモニアの量が多いことがわかる。 FIG. 8 shows the relationship between the temperature in the diffusion tower in the ammonia diffusion tower and the outlet ammonia concentration (concentration at the outlet of the ammonia diffusion tower) to be diffused. This shows that the higher the temperature, the more ammonia is released.
従って、窒素分がある程度土壌中に存在する農地では、アンモニア放散塔内の温度を高くしてアンモニアを多く放散させて、メタン発酵液中のトータル窒素の量を減らした状態で、農地に施肥あるいは灌水することができるので窒素による地下水汚染を防ぐことができる。 Therefore, in farmland where nitrogen content is present in the soil to some extent, the temperature in the ammonia diffusion tower is raised to release a large amount of ammonia, and the amount of total nitrogen in the methane fermentation liquor is reduced. Since it can be irrigated, groundwater contamination by nitrogen can be prevented.
本発明は、十分な保水力を有し且つ窒素による土壌汚染を防止できる液肥の製造方法とその施肥方法、および液肥を製造する際に使用する灌漑用水の改質方法に関するものであり、特に乾燥地域の農地に施肥する場合や灌水する場合に利用することができる。 The present invention relates to a method for producing liquid fertilizer having sufficient water holding capacity and capable of preventing soil contamination by nitrogen, a method for applying the fertilizer, and a method for reforming irrigation water used in producing liquid fertilizer, and in particular, drying It can be used when fertilizing or irrigating local farmland.
1 メタン発酵槽、 1’ メタン発酵液、 2 撹拌翼、 3 アンモニア放散塔、 3’ アンモニア除去発酵液、 3’’ アンモニア除去発酵液導出管、 4 ブロワー、 5 発酵液改質処理装置、 6 液肥(改質灌漑用水)供給装置、 7 アンモニア導出管、 8 脱臭装置、 9 バイオガス導出管、 10 脱硫装置、 11 ガスホルダー、 12 ガスエンジンコジェネレーション、 21 メタン発酵液添加槽、 21’ アンモニア除去発酵液添加槽、 21’’ 改質発酵液添加槽
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記発酵工程で生じる発酵液を農地に供給する発酵液供給工程と、を有することを特徴とする施肥方法。 A fermentation process for methane fermentation of a material to be fermented with irrigation water added;
And a fermented liquor supplying step for supplying the fermented liquor produced in the fermentation step to the farmland.
前記発酵工程の後にアンモニア除去工程を有することを特徴とする施肥方法。 In the fertilization method of Claim 1,
A fertilization method comprising an ammonia removal step after the fermentation step.
前記アンモニア除去工程後の発酵液の一部または全部を前記発酵工程に戻すことを特徴とする施肥方法。 In the fertilization method of Claim 2,
A fertilization method characterized by returning a part or all of the fermentation broth after the ammonia removal step to the fermentation step.
メタン発酵工程後の発酵液に乳酸菌を添加することを特徴とする施肥方法。 In the fertilization method described in any one of Claims 1-4,
A fertilization method characterized by adding lactic acid bacteria to a fermentation broth after a methane fermentation process.
前記発酵槽から得られた発酵液を肥料として農地に供給する供給装置と、を備えたことを特徴とする施肥装置。 A fermenter for methane fermentation of fermented material with irrigation water added;
And a supply device that supplies the fermented liquor obtained from the fermenter to the farmland as fertilizer.
第1工程を経た前記被発酵材に対してメタン発酵処理する第2工程と、
前記第2工程で得られる発酵液からアンモニアを除去する第3工程と、を有することを特徴とする液肥の製造方法。 A first step of adding irrigation water to a low moisture content fermented material;
A second step of subjecting the material to be fermented through the first step to methane fermentation,
And a third step of removing ammonia from the fermentation broth obtained in the second step.
第1工程を経た前記被発酵材に対してメタン発酵処理する第2工程と、
前記第2工程で得られる発酵液の保水性を向上させる発酵液改質処理工程を有することを特徴とする液肥の製造方法。 A first step of adding irrigation water to a low moisture content fermented material;
A second step of subjecting the material to be fermented through the first step to methane fermentation,
A method for producing liquid fertilizer, comprising a fermentation liquid reforming treatment step for improving water retention of the fermentation liquid obtained in the second step.
第1工程を経た前記被発酵材に対してメタン発酵処理する第2工程と、
前記第2工程で得られる発酵液からアンモニアを除去する第3工程と、
前記第3工程で得られたアンモニア除去発酵液の保水性を向上させるアンモニア除去発酵液改質工程を有することを特徴とする液肥の製造方法。 A first step of adding irrigation water to a low moisture content fermented material;
A second step of subjecting the material to be fermented through the first step to methane fermentation,
A third step of removing ammonia from the fermentation broth obtained in the second step;
A method for producing liquid fertilizer, comprising an ammonia removal fermentation solution reforming step for improving water retention of the ammonia removal fermentation solution obtained in the third step.
前記灌漑用水添加装置によって灌漑用水が加えられた前記被発酵材に対してメタン発酵処理するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵処理で得られる発酵液からアンモニアを除去するアンモニア除去装置と、を備えたことを特徴とする液肥の製造装置。 An irrigation water addition device for adding irrigation water to a fermented material having a low water content;
A methane fermentation tank that performs methane fermentation on the fermented material to which irrigation water has been added by the irrigation water addition device;
An apparatus for producing liquid fertilizer, comprising: an ammonia removing apparatus that removes ammonia from a fermentation broth obtained by the methane fermentation treatment.
前記第1改質工程を経た前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改質工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法。 Irrigation water first reforming step of adding irrigation water to the material to be fermented,
An irrigation water second reforming step for obtaining a modified irrigation water by subjecting the irrigation water-added fermented material to which the irrigation water has been subjected to the first reforming step to a methane fermentation treatment to a modified irrigation water. And irrigation water reforming method.
前記第1改質工程を経た前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改質工程と、
前記第2改質工程で得られた改質された灌漑用水からアンモニアを除去する灌漑用水第3改質工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法。 Irrigation water first reforming step of adding irrigation water to the material to be fermented,
An irrigation water second reforming step for obtaining a modified irrigation water by subjecting the irrigation water-added fermented material to which the irrigation water passed through the first reforming step has been added to the methane fermentation treatment;
An irrigation water reforming method comprising: a third irrigation water reforming step for removing ammonia from the modified irrigation water obtained in the second reforming step.
前記第1改質工程を経た前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改質工程と、
前記第2改質工程で得られた改質された灌漑用水の保水性を向上させる改質灌漑用水保水性付与工程を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法。 Irrigation water first reforming step of adding irrigation water to the material to be fermented,
An irrigation water second reforming step for obtaining a modified irrigation water by subjecting the irrigation water-added fermented material to which the irrigation water passed through the first reforming step has been added to the methane fermentation treatment;
A method for reforming irrigation water, comprising the step of imparting water retention for modified irrigation water that improves the water retention of the modified irrigation water obtained in the second modification step.
前記第1改質工程を経た前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改質工程と、
前記第2改質工程で得られた改質された灌漑用水からアンモニアを除去する灌漑用水第3改質工程と、
前記第3改質工程で得られたアンモニアが除去されたアンモニア除去灌漑用水の保水性を向上させる改質灌漑用水保水性付与工程を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法。 Irrigation water first reforming step of adding irrigation water to the material to be fermented,
An irrigation water second reforming step for obtaining a modified irrigation water by subjecting the irrigation water-added fermented material to which the irrigation water passed through the first reforming step has been added to the methane fermentation treatment;
An irrigation water third reforming step for removing ammonia from the modified irrigation water obtained in the second reforming step;
An irrigation water reforming method comprising a reforming irrigation water retention step for improving water retention of ammonia removal irrigation water from which ammonia obtained in the third reforming step has been removed.
前記第1改質装置で前記灌漑用水が加えられた灌漑用水添加被発酵材に対しメタン発酵処理を行い改質された灌漑用水を得る灌漑用水第2改発酵槽と、を備えることを特徴とする灌漑用水の改質装置。 An irrigation water first reformer for adding irrigation water to the material to be fermented;
An irrigation water second re-fermentation tank that obtains modified irrigation water by subjecting the irrigation water-added fermented material to which the irrigation water has been added in the first reformer, Irrigation water reformer.
灌漑用水に前記被発酵材メタン発酵工程で得られたメタン発酵液を加えるメタン発酵液添加工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法。 A fermented material methane fermentation process for fermenting the fermented material with methane,
And a methane fermentation solution addition step of adding the methane fermentation solution obtained in the fermented material methane fermentation step to the irrigation water.
前記被発酵材メタン発酵工程で得られたメタン発酵液からアンモニアを除去するメタン発酵液アンモニア除去工程と、
灌漑用水に前記メタン発酵液アンモニア除去工程で得られたアンモニアが除去されたメタン発酵液を加えるアンモニア除去発酵液添加工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法。 A fermented material methane fermentation process for fermenting the fermented material with methane,
A methane fermentation liquid ammonia removal process for removing ammonia from the methane fermentation liquid obtained in the fermented material methane fermentation process;
A method for adding irrigation water, comprising adding an methane fermentation broth from which ammonia obtained in the methane fermentation broth ammonia removal step is added to irrigation water.
灌漑用水に前記被発酵材メタン発酵工程で得られたメタン発酵液を加えるメタン発酵液添加工程と、
前記メタン発酵液添加工程で得られた灌漑用水添加メタン発酵液の保水性を向上させる保水性付与工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法。 A fermented material methane fermentation process for fermenting the fermented material with methane,
A methane fermentation broth addition step of adding methane fermentation broth obtained in the methane fermentation step of the material to be fermented to irrigation water;
And a water retention imparting step for improving the water retention of the irrigation water added methane fermentation broth obtained in the methane fermentation broth addition step.
前記被発酵材メタン発酵工程で得られたメタン発酵液からアンモニアを除去するメタン発酵液アンモニア除去工程と、
前記メタン発酵液アンモニア除去工程で得られたアンモニアが除去されたアンモニア除去発酵液に該アンモニア除去発酵液の保水性を向上させる保水性付与工程と
灌漑用水に前記保水性付与工程で保水性が付与された前記アンモニア除去発酵液加える保水性付与アンモニア除去発酵液添加工程と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質方法。 A fermented material methane fermentation process for fermenting the fermented material with methane,
A methane fermentation liquid ammonia removal process for removing ammonia from the methane fermentation liquid obtained in the fermented material methane fermentation process;
Water retention imparting step for improving the water retention of the ammonia-removed fermentation broth to the ammonia-removed fermentation broth from which ammonia was removed in the methane fermentation broth ammonia removal step, and water retention in the irrigation water are imparted to the water retention imparting step. A method for reforming irrigation water, comprising the step of adding water retention-providing ammonia removal fermentation liquor to add the ammonia removal fermentation liquor.
灌漑用水に前記被発酵材メタン発酵槽で得られたメタン発酵液を加えるメタン発酵液添加槽と、を有することを特徴とする灌漑用水の改質装置。 A fermented material methane fermentation tank for methane fermentation of the fermented material;
An apparatus for reforming irrigation water, comprising: a methane fermentation liquid addition tank for adding methane fermentation liquid obtained in the fermented material methane fermentation tank to irrigation water.
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