JP2010247136A - 固形腐植物の製造方法及び其の方法で製造された固形腐植物 - Google Patents

Abstract

【課題】 半発明は、腐植の形状及び物理的特性を用途別に変更して、腐植が具備する幅広い特性を農業以外の多くの分野に利用する事を課題とする。
【解決手段】 上記課題を解決する為に本発明に於いては、腐植の利用目的に応じて、食生活、住環境の忌避条件を備えない特定量の珪素ーアルカリ金属系固化剤を腐植に加えながら、マイクロ振動板上で、特定振幅の振動を与えて固有特性持つ固有形状の腐植固形物を生成する事を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、非晶質鉄水和化合物（５ＦｅＯ_２Ｏ_３ｎＨ_２Ｏ）の複合体を骨格として製造された腐植を、用途別、例えば農業、漁業、海陸の緑化、及び環境浄化用等に夫々有功に利用し得る形状、寸法等の異なる固形腐植の製造方法と、此の方法で形成された固形腐植に関するものである。

発明の背景

近時、有機物、動物の糞、尿等を原料として製造されたハイドライト水和物複合体を含む腐植堆肥は、戦後の化学肥料、農薬の多施肥及び効率化手法に依って、極めて衰弱化した土壌の回復に極めて効果があり、植物の育成に欠かせない物質であることが確認されたので、農業上の窒素、燐、カリ等の栄養素に取って代り、盛んに利用され、使用される様に成り、其の製造量も急激に増産される様に成って来ている。

此の様な塾成度の高い腐食は、重合度が高く、微生物がこれ以上分解できない炭素を骨格とした複合体であり、リグニンを分解して出来上がったフェリハイドライト複合体であるから、水質の浄化、土壌改善、殺菌作用、化学的接触作用等の様々な効果を備えているので、農業用肥料としてのみならず、種々の分野に利用され得る有効な物質と期待されている。

然しながら、此の腐植は、土壌と同様な形状を呈しているので、そのままでの使用には一定の限界が有り、優れた多くの特性を充分生かしきる事が出来ず、その使用分野も極めて限定され、農業用肥料、水質浄化用分野にしか利用されていないのが実情である。

そこで、此の土壌化した腐植を種々な形状に固形化し、種々な分野に利用し得る様に、長年に亘り研究され、改善されて来たが、未だに理想的な固化剤や理想的な腐食との混合割合等が確定せず、さしたる進歩も認められていないのが実情である。

此の様な現実とは裏腹に、個々の分野では、適当な固化剤でこの種腐植を適当にペレット状、ブロック状、プレート状等に成形し、農業用の肥料として、又水質浄化用の脱臭剤、消臭剤として使用し、更には、石灰、石膏、高炉スラグ等の少なくとも一種を加えた固化剤を使用し、圧縮強度等に強い煉瓦、建築用ボード等を成形し、種々な建築、造園用材として使用する技術が開示されるに至っている。
特開２００６−３４２００９ 特開２００３−８１６８６ 特開２００１−９５９０４ 特開２００８−１２５２５ 特開２００５−２３７９１３ 特開２００８−２０６４２９ 特開平８−１３２０８４

此等特許文献の内、（１）の技術は、家畜糞又は汚泥を加圧混練して細長い練り状半製品を作り、此れを発酵させて粒状化する技術であり、（２）の技術は、腐植、発酵堆肥又は此れ等の混合物を混ぜ合わせて着色し、特別な結合剤等を加える事無くダイスで押し出して、自己粘着性のみでペレット化する技術である。

更に又特許文献（３）の技術は、天然腐植に水を加えて攪拌混練して棒状に押し出し、適度に切断し、乾燥し、形成して得られたペレットから、其の表面に発生する白色粉末を回収し、更に此れを水に溶かして蒸発し、脱臭、殺菌、環境浄化、水質浄化用に有効な結晶体を製造する技術である。

又一方、特許文献（４）、（５）、（６）には、腐植の固化剤として石灰、石灰と石膏の混合物、高炉スラグ及び焼却灰の少なくとも一種を加えた物、穀物粉体と水を加えた物、及び固化用粘土と植生する植物に適した養分を加えた混合物等を使用し、夫々煉瓦状ブロック、建築用ボード、触媒機能付消臭ペレット、及び植生用堆肥ブロック等を製造する技術が開示されている。

此れ等の技術に依って生成された特定形状の固形物は、腐植に添加される固化剤の性質及びその使用量に依って、その特性及び用途が規定される。
即ち、上記文献（４）の技術に依っては、重質で頑健な煉瓦状のブロックや建築用ボード等が形成され、腐植の肥料としての用途よりも、環境浄化用の建材として利用され、文献（５）の技術で生成されるペレットは、水溶性固化剤を使用する為、接触消臭剤として室内等の消臭用としての使用に限定され、又文献（６）の固化剤は、固化用粘土である為、生成するブロックは、植生用堆肥床としてその使用を限定されている。

更に又、文献（７）の技術は、多孔質基材と腐植質火山土壌とを、セメントで結合してブロック状又はペレット状の固形物を収得する技術であるから、形成される素材は、当然耐久性を備え、気体、液体吸着効果及び接触効果を供えた物質である為、接触ろ過作用を呈する濾材等の使用に限定される。

斯くの如き従来の腐植の固化技術では、本来の利用範囲に広い腐植の特性を充分生かし切れず、単に農業肥料用、水質浄化用、一部の建築資材用等に限定されると共に、夫々の使用目的に従って、固化剤を特定せねばならない煩雑な問題を抱えている。

その理由は、有機腐植等は固粒構造を備えたスポンジ状の物質であるから、其の反発性のため圧縮しても固形化が難しく、大量の固化剤の使用が腐植本来の使用目的を阻害し、腐植の特性を生かす為には、更に大量の腐植を使用せねばならず、又少量の固化剤の使用だけでは固形化が不充分で、目的の形状及び堅牢性を得られないという二律背反性の問題が生じ、其の選定は極めて難しいからである。

更に又、此の種固化剤は、腐植の熟成、人類の食生活及び住生活に直接関係する物質であるから、環境負荷（環境ホルモン因子）の無い事、腐植阻害因子であるカルシユウム成分の消滅されている事、生分解の必要の有無等の付帯条件を考慮せねばならない理由も加わり、その特定を一層困難なものとして来た。
本発明は、此の様な従来技術の難点を解決する事を課題とする。

課題を解決する為の手段

本発明の種々な腐植固形物即ちブロック状、杭状、砂状ペレット状、及びペレット状の腐植素材は、堆積岩土壌の無機酸抽出物水溶液（以下此れをＰ液と呼称する。）中のＦｅ（ＯＨ）_３とＦｅ（ＯＨ）_２及び硫酸根（ＳＯ_４）_２−の特性を利用製造された腐植であり、自然界で１００年以上もかけて生成された腐植と同等の効果を有するリグニンと蛋白質との複合体で、広い分野で利用可能な物質であるが、形状が土壌であるから此れを利用出来る分野は、農業、水質浄化分野程度に限定されている。

そこで、其の優れた特性を阻害する事無く利用分野を広げる為には、形を変えて、物理的、化学的環境に対応出来る固形物質に変化させる必要があり、又一方では、此れを固化する為の固化剤即ちバインダーの選択から始まって、此れが持つ環境負荷（環境ホルモン因子の有無）の問題、腐植阻害因子であるカルシュウム成分の削減の問題及び生分解の必要性の問題等、解決せねばならに厄介な問題が山積みしている。
然し研究の結果、珪素を主成分とする固化剤が有効であることが判明し、特に珪素とアルカリ金属との混合液（以下、此れをＧ液と呼称する。）の凝固性が上記忌避条件を含めて優れている事が判明した。

他方腐植は、上記した様に、大小の粒子が固粒構造を作った所謂スポンジ状の物質であるから、圧縮しても反発を生み固形化が困難であるが、特定のマイクロ振動を与えると、その固粒構造が変化して、粒状の太さ、配列の方向が整えられてコンパクトに再配列され、少量の固化剤で特定の形状に固形化し、ブロック状、杭状、砂状、又はペレット状の腐植を形成することが出来る。

此の様な腐植ブロック、杭、砂、ペレット状腐植の形成は、夫々の使用目的に従って、腐植とＧ液との混合割合と、腐植の粒子配合を整えるマイクロ振動処理時の振動数とを特定して処理する事が必要である。

例えば、腐植ブロックの形成時には、腐植に対するＧ液の使用割合は、他の固形物形成割合よりも相当多く使用して、其の固形強度を増加するのが好ましく、斯くの如く形成されたブロックは、海藻林床又は護岸用擁護壁として利用出来、フルボン酸鉄、フミン鉄等のイオンを少量ずつ溶出し手、磯焼けの改善、海藻の育成、プランクトンの増殖等に寄与し、海の生物環境を整えると同時に、川、海の水質を浄化する事が出来る。

又一方、腐植杭は、農場で生分解せねばならないので、此の腐植固形物よりも低い割合のＧ液の珪素成分と、やや高いマイクロ振動数とで製造され、樹木、果樹を中心に半径１〜３ｍ範囲（枝の先端下部範囲）に打ち込まれ、樹木、果樹の育成、作物の増収、品質の向上を達成する。

更に又、砂状腐植の製造に於いては、本来腐植の比重が０．５〜０．８であるので、水中では浮遊してしまい、この環境では利用できないので、比重を増大させる必要がある。
そこで比重調整剤として珪酸ジルコニュウムを、現地の汚染物質の状況に合わせて、例えば、比重の大きい対象地では、此の量を増大して対応する必要がある。
又、形状成形に於いては、所定量の腐植に所定量のＧ液を混合し、現地の状況に従って、比重調整剤の珪酸ジルコニュウムをマイクロミキサーで適量混合すると同時に、所定振動数のマイクロ振動板上で振動させながら乾燥処理して形成する。
此の砂状腐植の製造は、本発明の一大特徴であって、其の利用方法は、後記する如く極めて広く、其の効果も又極めて大きい事が確認されている。

他方ペレット状腐植は、上記砂状腐植と等しい割合のＧ液を加え、此れより多い振動板上で固化させた上で、点圧を加えてキューブ状又は球形状の腐植ペレットを形成する。
此のペレットは、汚水処理プラント等のスクリーンとして利用される。

発明の効果

上記の如き特徴に依り、本発明の腐植固形物の製造方法及び其の製造方法で製造された腐植固形物は、従来技術に依る方法及び固形物に比べて以下の如き優れた諸効果を備えている。
１．腐植固形用固化剤が、固形物の形状、使用目的に関わりなく、珪素ーアルカリ金属系に特定されているので、夫々の製造が合理的である。
２．各固形物の強度、水環境への対応、比重、粒度等が、腐植とＧ液との混合割合と、混合振動板のマイクロ振動数に依って調整可能であるので、成型が容易且つ合理的である。
３．腐植の粒子配向は以降が、振動を加える事に依って整合するので、使用する固化剤が少量で事足りる利益が有る。
４．砂状腐植は、水環境の如何に関わらず、特定の比重調整剤を加えることで、簡単に其の環境適応性及び重量を変更する事が出来る。
５．単に農業肥料用のみならず、漁業水産用、土木建築用、水質浄化用、環境浄化用、化学触媒用、土壌改善用等の広範な分野に利用可能である。
以下に図面を参照して本発明の好個の実施例を説明する。

（Ａ） Ｐ液の調整
本発明に使用する腐植素材は、図１に示す如く、先ず第一工程に於いて、所定量の堆積岩土壌に濃度１０−２０重量％の硫酸水溶液を添加して、非晶質鉄水和複合体の抽出液（Ｐ液）を調整する。

此のＰ液は、ＰＨ５以上に維持され、植物、糞、尿などと混合して酸化、還元を繰り返して腐植前躯体を形成し、存在する醗酵菌の醗酵に依り堆肥効果を備えた腐植を形成する。

（Ｂ） 腐植固化用Ｇ液の調整
次いで第二工程として、別途に腐植固化用剤の調整であるが、此のＧ液は前記した様に環境負荷が無い事、腐植阻害因子（カルシュウム成分）が削減されている事、生分解必要の有無等を考慮して、珪素ーアルカリ金属溶液の結合性を利用して調整される。

（Ｃ） 腐植ブロックの形成
斯くの如く生成された腐植とＧ液は、後者を５０％〜６０％使用し、振動板上で６０Ｈｚの振動を与えながら所望形状の腐植ブロックを形成する。

此のブロックは、水環境に適合し、海中の藻場の海藻や海草の培養地として利用する事が出来、其の含有するフルボン鉄、アミン鉄を徐々に溶出して磯焼けを回復し、海藻を育成し、植物プランクトンを増殖して、海の生物環境を整える事が出来、此のブロックの海底への施設後、アマモの育苗に大きな成果を挙げる事が観察された。

（Ｄ） 腐植杭の形成
腐植を使用した杭の生成方法は、使用場所が水中環境と異なると同時に、生分解及び肥効即効性を考慮して、珪素成分の少ないＧ液を使用する必要性から、Ｇ液の割合を２０％に留め、６０〜７０Ｈｚのマイクロ振動を与えて杭型枠内で形成した。

此の杭状腐植は、樹木、果樹の育成に有功であるので、現場では此れを目的とする樹木から半径１〜３ｍの範囲即ち枝葉の末端下部に打ち込んで育成した所、樹木の周辺に高単位のグロマリンを増大し、果樹の育成、作物の増収及び収穫物品質の向上が明確に認められた。

（Ｅ） 砂状腐植の形成
本来、腐植の比重は０．４〜０．６程度であるから、そのままでは水中に浮かび、水環境下で利用することは極めて制限される。
そこで、砂浜や干潟の環境改善に腐植の効果を利用するに当り、其の形状と比重とを換える必要があった。
本発明ではこのような条件の腐植砂を以下の如くして生成した。

先ず腐植に３０％のＧ液を混ぜ、マイクロミキサーで充分均密に混合し、比重調整剤として、珪酸ジルコニュウムを混合した。
此の珪酸ジルコニュウムの混合量は、現地の砂、泥等の汚染状態、比重の大小に合わせて適当に調整し、６０Ｈｚの振動板上で乾燥処理することで砂状腐植を形成した。

此の腐植砂の利用範囲は広く、干潟や砂浜の浄化に使用し、ＤＯの高い環境に改善し、植物プランクトンの増殖、ゴカイ、イソメの再生、アサリ、ハマグリの増産を確認することが出来た。
又、水質浄化のスクリーンや、グリストラップのスクリーンに利用し、ノルマルヘキサンの除去用として効果の有る事が判明した。
勿論、此の腐植は農業用の腐植肥料として田畑に散布しても差し支えない。

（Ｆ） ペレット腐植の形成
他方、特に水質浄化用に効果の有るペレット腐植は、図１に示す如く、腐植所定量にＧ液３０％を加えて７０Ｈｚのマイクロ振動板上で混合し、点圧を加えてキューブ状又は球形状のペレットを形成した。
此の腐植ペレットは、汚水処理プラントのスクリーンに使用して効果を上げており、従来型の生腐植利用の処理プラントより、補修、清浄作業に於いて、相当効率的である事が確認されている。

本実施例に使用したＰ液は又、水の電気分解に依って得られるＨ_２及びＯ_２混合気体と共にマイクロバブル化して、その酸化一還元能を高めた非晶質鉄水和化合物複合体を作り。此れを骨格として活性殿高い腐植を生成し、此れを素材として、上記実施例と同一条件下に、上記固化用Ｇ液と混合し且つマイクロ振動板上で振動して、一層腐植活性度の高いブロック、杭、砂及びペレットを形成する事が出来た。

本発明の各種腐植固形物の製造工程を示すフロシートである。

Claims (14)

1. 振動板若しくは振動型内の腐植にパレス振動を与えながら、珪素及びアルカリ金属系固化剤で所望形状に成形する事を特徴とする固形腐植の製造方法。
2. 前記パルス振動が６０Ｈｚ〜７０Ｈｚ範囲で、腐植に対する前記固化剤の割合が２０％〜６０％範囲である事を特徴とする請求項１記載の固形腐植の製造方法。
3. 前記固形腐植がブロック状である事を特徴とする請求項１又は２何れかに記載の製造方法。
4. 前記固形腐植が杭状である事を特徴とする請求項１又は２何れかに記載の製造方法。
5. 前記固形腐植が砂状である事を特徴とする請求項１又は２何れかに記載の製造方法。
6. 前記固形腐植がペレット状である事を特注とする請求項１又は２何れかに記載の製造方法。
7. 強度を維持し、鉄イオンの微量溶出を継続させる為に、前記固化剤の使用割合を高めに設定する事を特徴とする請求項３の製造方法。
8. 生分解を容易にする為に、前記固化剤の使用割合を低めに設定する事を特徴とする請求項４記載の製造方法。
9. 腐植を細分化する為に、所定量の前記固化剤と混合して、マイクロミキサーで充分攪拌混合し、比重調整剤として必要量の珪酸ジルコニユウムを環境土壌に合わせて添加し、前記振動板上で振動させ、乾燥させる事を特徴とする請求項５記載の製造方法。
10. 比較的低目の混合割合の固化剤を腐植に混合し、比較的高めのパルス振動を振動板に与えながら固化し、点圧を加えてキューブ或いはペレット状に成形する事を特徴とする請求項６記載の製造方法。
11. 請求項７の方法で製造されたブロック状腐植。
12. 請求項８の方法で製造された杭状腐植。
13. 請求項９の方法で製造された砂状腐植。
14. 請求項１０の方法で製造されたペレット状腐植。

Images