JP2017024973A - 有機肥料養液の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な設備で、多種多様な有機物を原料とすることができ、安定してかつ高効率で、有機肥料養液を得る。【解決手段】有機肥料養液の製造装置１０を構成する第１の水槽１１内に、有機態様の窒素を含有する有機物を含む液状体１２が供給される。有機態様の窒素は、第１の担体１３に担持された第１の微生物によりアンモニア態様の窒素に変換される。アンモニア態様の窒素を含有するアンモニア組成物を含む液状体２２が、第２の水槽２１に供給される。アンモニア態様の窒素は、第２の水槽２１内において、第２の担体２３に担持された第２の微生物により硝酸組成物に変換される。硝酸組成物を含む液状体２８から、有機肥料養液が得られる。【選択図】図３

Description

本発明は、有機肥料養液の製造方法及び製造装置に関する。

近年、環境保護の観点から、人工的に合成される化学肥料の使用を減らそうとする動きが活発化している。化学肥料の代替として、有機肥料が推奨されている。新しい栽培方法として普及しつつある養液栽培においても、有機肥料を用いる試みがなされている。有機物を原料として有機肥料を製造する方法として、従属栄養細菌で有機物をアンモニア組成物とし、さらに硝化細菌で硝酸組成物とする方法が知られている。

養液内に従属栄養細菌と硝化細菌を含有させて、有機物を投入すると、まず従属栄養細菌によりアンモニア組成物が生成される。生成されたアンモニア組成物が、硝化細菌によって硝酸組成物に変換される。しかし、従属栄養細菌の増殖速度が大きいことによって、硝化細菌の活動が抑制される。また、アンモニア組成物が生成される過程において、養液中の溶存酸素が消費されて溶存酸素量が低下する。このため、養液中の硝酸組成物が酸素の代わりに消費されて、さらに硝化効率が低下する。この結果、アンモニア組成物が過剰に存在する液肥が製造され、植物の根が損傷を受ける等の問題が生ずる。

このような問題に対処するために、有機物の分解により生成したアンモニア組成物を、直ちに硝酸組成物に変換する方法の研究が行われてきた。この研究の成果として、養液内に有機物のアンモニア化及び硝化を連続的に行うことができる微生物生態系を構築し、有機物をそのまま養液栽培の肥料として使用する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、この技術においては、有機物をアンモニア組成物に変換する従属栄養細菌と、アンモニア組成物を硝酸組成物に変換する硝化細菌とを、量的なバランスを保ちながら微生物生態系内に共存させる必要がある。このような微生物生態系を構築して維持することは、実際には非常に困難であり、養液栽培に用いる有機肥料養液を効率的に製造することはできない。

一方、家畜糞尿を含む汚水が汚水処理施設で分解される過程で発生するメタン発酵汚泥を原料として、有機肥料養液を製造する方法が開発されている（例えば、特許文献２）。この方法は、汚水処理施設で発生したメタン発酵汚泥及び／またはメタン発酵汚泥を処理した溶液を、水深の浅い流路で硝化細菌によって硝化して有機液肥とするものである。

特許第５０７１８９７号公報 特開２００４−０９９３６６号公報

しかしながら、この製造方法では原料がメタン発酵汚泥に限定され、その他の有機物を原料として用いることができない。そして、汚水処理施設で生成されるメタン発酵汚泥の量は常に変動するので、有機肥料養液を安定して製造することは困難であるという問題点があった。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、簡易な設備で、多種多様な有機物を原料とすることができ、安定してかつ高効率で、有機肥料養液を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る有機肥料養液の製造方法は、
有機態様の窒素を含有する有機物を第１の系に供給する工程と、
前記第１の系に存在する第１の微生物により前記有機態様の窒素をアンモニア態様の窒素に変換して、前記有機物からアンモニア組成物を生成させる工程と、
前記アンモニア組成物を前記第１の系から第２の系に供給する工程と、
前記第２の系に存在する第２の微生物により前記アンモニア態様の窒素を硝酸態様の窒素に変換して、前記アンモニア組成物から硝酸組成物を生成させる工程と、
前記第２の系から前記硝酸組成物を取り出す工程と、
を備える。

前記アンモニア組成物を前記第１の系から前記第２の系に供給する工程は、前記アンモニア組成物を前記第１の系から前記第２の系に移動させるとともに、前記第１の微生物を前記第１の系に残す工程であることとしてもよい。

前記第２の系から前記硝酸組成物を取り出す工程は、前記硝酸組成物を前記第２の系から取り出すとともに、前記第２の微生物を前記第２の系に残す工程であることとしてもよい。

前記第１の系が前記第１の系の溶存酸素量を測定する第１の溶存酸素量測定手段を有し、
前記第２の系が前記第２の系の溶存酸素量を測定する第２の溶存酸素量測定手段を有し、
前記第１の溶存酸素量測定手段により測定される前記第１の系の溶存酸素量が所定の値を下回った場合に前記第１の系に空気及び／または酸素を供給し、
前記第２の溶存酸素量測定手段により測定される前記第２の系の溶存酸素量が所定の値を下回った場合に前記第２の系に空気及び／または酸素を供給することとしてもよい。

前記第１の系に撹拌手段が設けられ、
前記窒素を含有する有機物を前記第１の系に供給する工程の後に、前記撹拌手段により前記第１の系に供給された前記窒素を含有する有機物を撹拌する工程が所定時間実行された後に、前記アンモニア組成物を前記第１の系から前記第２の系に供給する工程を実行することとしてもよい。

前記撹拌手段により前記第１の系に供給された前記窒素を含有する有機物を撹拌する工程とともに、又は撹拌する工程が所定時間実行された後に、前記第１の系の泡を除去する工程を実行することとしてもよい。

前記第２の系の水素イオン濃度を測定するｐＨ測定手段を有し、
前記ｐＨ測定手段の測定結果に対応して前記第２の系の水素イオン濃度が調整されるように、ｐＨ調整液を前記第２の系に供給する工程を備えることとしてもよい。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る有機肥料養液の製造装置は、
有機態様の窒素を含有する有機物が供給される第１の容器と、
前記第１の容器内に存在し、前記有機態様の窒素をアンモニア態様の窒素に変換する第１の微生物と、
前記第１の微生物により前記有機物の前記有機態様の窒素が前記アンモニア態様の窒素に変換されて生成するアンモニア組成物を、前記第１の容器から第２の容器に供給するアンモニア組成物供給手段と、
前記第２の容器内に存在し、前記アンモニア態様の窒素を硝酸態様の窒素に変換する第２の微生物と、
前記第２の微生物により前記アンモニア組成物の前記アンモニア態様の窒素が前記硝酸態様の窒素に変換されて生成する硝酸組成物を、前記第２の容器から取り出す硝酸組成物取り出し手段と、
を備える。

前記第１の容器内に設置される第１の担体を有し、及び／または前記第２の容器内に設置される第２の担体を有し、前記第１の微生物は前記第１の担体に担持される、及び／または前記第２の微生物は前記第２の担体に担持されることとしてもよい。

前記第１の容器内の溶存酸素量を測定する第１の溶存酸素量測定手段と、
前記第２の容器内の溶存酸素量を測定する第２の溶存酸素量測定手段と、
前記第１の溶存酸素量測定手段で測定される溶存酸素量が所定の値を下回った場合に、前記第１の容器に空気及び／または酸素を供給する第１の酸素供給手段と、
前記第２の溶存酸素量測定手段で測定される溶存酸素量が所定の値を下回った場合に前記第２の容器に空気及び／または酸素を供給する第２の酸素供給手段と、
を備えることとしてもよい。

前記第１の容器及び／または前記アンモニア組成物供給手段に、及び／または前記第１の容器と前記アンモニア組成物供給手段との間に、前記アンモニア組成物を通過させ前記第１の微生物を通過させない第１の分別手段を備えることとしてもよい。

前記第２の容器及び／または前記硝酸組成物取り出し手段に、及び／または前記第２の容器と前記硝酸組成物取り出し手段との間に、前記硝酸組成物を通過させ前記第２の微生物を通過させない第２の分別手段を備えることとしてもよい。

前記第１の容器内に設置された撹拌手段と、
前記有機物を前記第１の容器に供給して前記撹拌手段で所定時間撹拌した後に、前記第１の容器において生成した前記アンモニア組成物を前記アンモニア組成物供給手段により前記第１の容器から前記第２の容器に供給させる組成物供給制御手段と、
を備えることとしてもよい。

前記第１の容器内の泡を除去する消泡手段を備えることとしてもよい。

前記第２の容器内の水素イオン濃度を測定するｐＨ測定手段と、
該ｐＨ測定手段の測定結果に対応して前記第２の容器内の水素イオン濃度が調整されるように、ｐＨ調整液を前記第２の容器に供給する第３の容器と、
を備えることとしてもよい。

本発明によれば、簡易な設備で、多種多様な有機物を原料とすることができ、安定してかつ高効率で、有機肥料養液を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る有機肥料養液の製造方法及び製造装置の概略を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る有機肥料養液の製造の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る有機肥料養液の製造装置を示す模式図である。 本発明の実施例１に係る有機肥料養液の製造装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る有機肥料養液の製造装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る有機肥料養液の製造装置の全体構成を示す図である。 実施例３に係る有機肥料養液の製造装置の消泡装置を示す図であり、（ａ）は消泡装置の斜視図、（ｂ）は消泡装置を水平方向から見た図である。 実施例３に係る有機肥料養液の製造装置における消泡装置の効果を示す図であり、（ａ）は消泡装置を取り付けない場合、（ｂ）は消泡装置を取り付けた場合を示す図である。 本発明の実施例４に係る有機肥料養液の製造装置の全体構成を示す図である。 実施例４に係る有機肥料養液の製造装置の消泡装置を示す斜視図である。 本発明の有機肥料養液の製造装置における消泡装置の他の例を示す斜視図である。 本発明の有機肥料養液の製造装置における消泡装置のさらに別の例を水平方向から見た図であり、（ａ）は回転軸が停止している場合、（ｂ）及び（ｃ）は回転軸が回転している場合を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の実施の形態における有機肥料養液の製造方法及び製造装置の概略について説明する。

図１は、本実施の形態に係る有機肥料養液の製造方法及び製造装置の概略を示す模式図である。図１に示されるように、本実施の形態に係る有機肥料養液の製造方法では、第１の系Ａ１と第２の系Ａ２との二段階で、有機肥料養液の製造が行われる。第１の系Ａ１は、有機態様の窒素Ｂ１１をアンモニア態様の窒素Ｂ２１に変換する第１の微生物Ａ３を有する。第２の系Ａ２は、アンモニア態様の窒素Ｂ２１を硝酸態様の窒素Ｂ３１に変換する第２の微生物Ａ４を有する。

本実施の形態では、有機肥料養液の原料、及び有機肥料養液の製造過程で生ずる中間組成物は、第１の系Ａ１及び第２の系Ａ２内において、液体の形状で取り扱われる。具体的には、第１の系Ａ１及び第２の系Ａ２内において、原料及び中間組成物は、溶液（主として水溶液）、または液体（主として水）に分散した分散液、あるいは一部または全体が液状化した液状物質の形態をとる。以下、これらの溶液、分散液及び液状物質を総称して「液状体」と呼ぶ。

第１の系Ａ１及び第２の系Ａ２は、例えば、別々の容器で構成される。それぞれの容器は、上述した液状体を収容できるものであればよい。容器の材料は、非鉄金属、ラミネート加工処理された鉄系の金属、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂等のプラスチック、ガラス、木材等の天然素材、陶器等のセラミックス等の一般的に容器に用いられる材料である。容器の形状も、特に限定されない。

有機態様の窒素Ｂ１１をアンモニア態様の窒素Ｂ２１に変換する第１の微生物Ａ３は、例えばバチルス（Baccillus）属の細菌、シュードモナス（Pseudmonas）属の細菌等の従属栄養細菌である。アンモニア態様の窒素Ｂ２１を硝酸態様の窒素Ｂ３１に変換する第２の微生物Ａ４は、例えばニトロソモナス（Nitrosomonas）属の細菌、ニトロバクター（Nitrobacter）属の細菌等の硝化細菌である。

有機肥料養液の原料となるのは、有機態様の窒素を含有する有機物Ｂ１０（以下、単に「有機物Ｂ１０」ともいう。）である。有機物Ｂ１０は、例えば野菜の切り屑、肉類の切り屑等の食品加工残渣や、魚粉、油粕、雪花菜、米糠等の食材の残渣、堆肥、緑肥、ぼかし肥、落葉等の有機質肥料、家畜糞尿や稲藁等の有機性農業廃棄物、メタン発酵汚泥を始めとする各種汚泥等の有機性廃棄物、並びに有機成分を含んだ各種廃水、等である。第１の系Ａ１に供給される時点では、有機物Ｂ１０は液状体に限られるものではなく、野菜の切り屑や肉類の切り屑等の食物残渣を細断したもの等の固体であってもよい。

第１の系Ａ１及び第２の系Ａ２による有機肥料養液の製造方法の手順を、図１を参照しつつ、図２のフローチャートにしたがって説明する。

まず、有機態様の窒素を含有する有機物Ｂ１０が準備される（ステップＳ１１）。ステップＳ１１は、上述した食品加工残渣、食材の残渣、有機質肥料、有機性農業廃棄物、有機性廃棄物、各種廃水等の、有機態様の窒素Ｂ１１を有する有機物Ｂ１０を準備する工程である。ステップＳ１１は、有機物Ｂ１０を形成する処理をする場合と、予め貯蔵されていた有機物Ｂ１０を使用する場合とを含む。

有機物Ｂ１０は、第１の系Ａ１に供給される（ステップＳ１２）。有機物Ｂ１０が液状体でない状態で供給される場合には、第１の系Ａ１内で液状体とされる。液状体の有機物Ｂ１０は、第１の系Ａ１内で第１の微生物Ａ３と接触する。第１の微生物Ａ３によって、有機態様の窒素Ｂ１１がアンモニア態様の窒素Ｂ２１に変換される（ステップＳ１３）。これによって、有機物Ｂ１０から、アンモニア組成物Ｂ２０が生成される（ステップＳ１４）。

生成されたアンモニア組成物Ｂ２０は、第１の系Ａ１から第２の系Ａ２に供給される（ステップＳ１５）。アンモニア組成物Ｂ２０は、第２の系Ａ２内で第２の微生物Ａ４と接触する。第２の微生物Ａ４によって、アンモニア態様の窒素Ｂ２１が硝酸態様の窒素Ｂ３１に変換される（ステップＳ１６）。これによって、アンモニア組成物Ｂ２０から硝酸組成物Ｂ３０が生成される（ステップＳ１７）。この硝酸組成物Ｂ３０を含む液状体が、さらなる処理を受けて、またはそのまま、有機肥料養液として用いられる。

本発明の実施の形態においては、第１の系Ａ１が、有機態様の窒素Ｂ１１をアンモニア態様の窒素Ｂ２１に変換する第１の微生物Ａ３を有する。一方、第１の系Ａ１とは別の、第２の系Ａ２が、アンモニア態様の窒素Ｂ２１を硝酸態様の窒素Ｂ３１に変換する第２の微生物Ａ４を有する。すなわち、第１の微生物Ａ３と第２の微生物Ａ４は、別々に存在している。

そして、第１の微生物Ａ３による、有機物Ｂ１０のアンモニア組成物Ｂ２０への変換と、第２の微生物Ａ４による、アンモニア組成物Ｂ２０の硝酸組成物Ｂ３０への変換が、独立して行われる。

したがって、第１の系Ａ１で多量のアンモニア組成物Ｂ２０が生成されても、第２の微生物Ａ４が影響を受けることはない。第１の系Ａ１で生成されたアンモニア組成物Ｂ２０のうちの適量を第２の系Ａ２に供給することによって、第２の微生物Ａ４が硝化効率を維持することができる。

この結果、第１の系Ａ１で生成したアンモニア組成物Ｂ２０が、第２の系Ａ２において安定して効率よく、硝酸組成物Ｂ３０に変換される。よって、第１の系Ａ１と第２の系Ａ２のみの簡易な設備で、有機態様の窒素Ｂ１１を含有する多種多様な有機物Ｂ１０を原料とすることができ、安定してかつ高効率で、有機肥料養液を製造することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る有機肥料養液の製造装置について、図３を参照して説明する。

本実施の形態に係る有機肥料養液の製造装置１０は、第１の水槽１１、第２の水槽２１、養液貯蔵槽２７、及びｐＨ調整液槽１７を備えている。第１の水槽１１は、第１の系を構成する容器である。第２の水槽２１は、第２の系を構成する容器である。養液貯蔵槽２７は、第２の水槽２１で生成された有機肥料養液を貯蔵する。ｐＨ調整液槽１７には、第２の水槽２１内の水素イオン濃度（ｐＨ）を調整するためのｐＨ調整液１８が蓄えられている。

第１の水槽１１には、有機態様の窒素を含有する有機物を含む液状体１２（以下、単に「液状体１２」ともいう。）が供給される。第１の水槽１１は、第１の担体１３を有している。第１の担体１３には、図示しない第１の微生物が担持されている。

第１の担体１３としては、シリカ（SiO₂）、アルミナ（Al₂O₃）、炭化ケイ素（SiC）、窒化ケイ素（Si₃N₄）、ゼオライト、バーミキュライト、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、木炭、竹炭、石炭、等が用いられる。

第１の担体１３は、多数の第１の微生物が担持されるように、比表面積が大きいことが好ましい。シリカ、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックスの場合は、多孔質セラミックスであることが好ましい。これらのセラミックスは、セラミックス原料粉末の粒度分布の調整、原料粉末から成形体を成形する際の成形条件の設定、成形体の焼成条件の設定、異種材料の混合等により多孔質セラミックスとすることができる。

ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂等のプラスチックの場合も、多孔質であることが好ましい。これらのプラスチックは、プラスチックの成形方法及び成形条件の設定、硬化剤の選択及び硬化条件の設定、液化材料または気化材料の混合等により多孔質プラスチックとすることができる。木炭、竹炭、石炭等の炭材料の場合も、多孔質であることが好ましい。例えば、活性炭のような比表面積が大きい炭材料が好ましい。

第１の水槽１１は、撹拌機１４を備える。撹拌機１４は、原動機１４ａと、撹拌羽根１４ｂとを有する。原動機１４ａとしては、電動モータ、空気モータ、油圧モータ、等が用いられる。撹拌羽根１４ｂとしては、プロペラ形状等を有する撹拌羽根が使用される。撹拌羽根１４ｂの材質は特に限定されないが、強度の面から、合金を含む金属、プラスチック、特に機械的特性に優れる超硬度プラスチック、繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）等が用いられることが好ましい。

第１の水槽１１は、曝気手段１５を備えている。曝気手段１５は、気体供給手段１５ａと、気体供給管１５ｂと、曝気口１５ｃとを有する。気体供給手段１５ａとしては、空気取り入れ口、空気供給ブロワ、酸素ボンベ、等が用いられる。

第１の水槽１１は、接続手段１６によって第２の水槽２１に接続されている。接続手段１６としては、液状体が通過できるプラスチック管、金属管、等の液体用配管が用いられる。

ｐＨ調整液槽１７には、ｐＨ調整液１８が蓄えられている。ｐＨ調整液槽１７は、接続手段１９によって第２の水槽２１に接続されている。接続手段１９としては、ｐＨ調整液１８を供給できるプラスチック管、金属管、等の液体用配管が用いられる。

第２の水槽２１には、アンモニア態様の窒素を含有するアンモニア組成物を含む液状体２２（以下、単に「液状体２２」ともいう。）が供給される。また、必要に応じて、ｐＨ調整液１８が供給される。第２の水槽２１は、第２の担体２３を有している。第２の担体２３には、図示しない第２の微生物が担持されている。

第２の担体２３としては、第１の担体１３と同様に、シリカ、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ゼオライト、バーミキュライト、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、木炭、竹炭、石炭、等が用いられる。

第２の担体２３も、多数の第２の微生物が担持されるように、比表面積が大きいことが好ましい。第２の担体２３を構成する材料は、第１の担体１３と同様に、多孔質セラミックス、多孔質プラスチック、活性炭のような比表面積が大きい材料であることが好ましい。

第２の水槽２１は、撹拌機２４を備えている。撹拌機２４は、原動機２４ａと、撹拌羽根２４ｂとを有する。原動機２４ａとしては、電動モータ、空気モータ、油圧モータ、等が用いられる。撹拌羽根２４ｂとしては、プロペラ形状等を有する撹拌羽根が使用される。撹拌羽根２４ｂの材質は特に限定されないが、強度の面から、合金を含む金属、プラスチック、特に機械的特性に優れる超硬度プラスチック、繊維強化プラスチック等が用いられることが好ましい。

第２の水槽２１は、曝気手段２５を備えている。曝気手段２５は、気体供給手段２５ａと、気体供給管２５ｂと、曝気口２５ｃとを有する。気体供給手段２５ａとしては、空気取り入れ口、空気供給ブロワ、酸素ボンベ等が用いられる。

第２の水槽２１は、接続手段２６によって養液貯蔵槽２７に接続されている。接続手段２６としては、液状体が通過できるプラスチック管、金属管、等の液体用配管が用いられる。

養液貯蔵槽２７には、第２の水槽２１から、硝酸態様の窒素を含有する硝酸組成物を含む液状体２８（以下、単に「液状体２８」ともいう。）が供給される。養液貯蔵槽２７は、曝気手段２９を備えている。曝気手段２９は、気体供給手段２９ａと、気体供給管２９ｂと、曝気口２９ｃとを有する。気体供給手段２９ａとしては、空気取り入れ口、空気供給ブロワ、酸素ボンベ等が用いられる。

第１の担体１３に担持された第１の微生物は、有機態様の窒素をアンモニア態様の窒素に変換する。つまり、有機物を含む液状体１２から、アンモニア態様の窒素を含有するアンモニア組成物を生成させる。第１の微生物としては、従属栄養細菌が用いられる。従属栄養細菌としては、例えばバチルス（Baccillus）属の細菌、シュードモナス（Pseudmonas）属の細菌等の従属栄養細菌である。

第２の担体２３に担持された第２の微生物は、アンモニア態様の窒素を硝酸態様の窒素に変換する。つまり、アンモニア組成物を含む液状体２２から、硝酸態様の窒素を含有する硝酸組成物を生成させる。第２の微生物としては、硝化細菌が用いられる。硝化細菌の具体例としては、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）の細菌、ニトロバクター属（Nitrobacter）の細菌等が挙げられる。硝化細菌として、特にNitrosomonas europaea 、Nitrobacter winogradskyi （Nitrobacter agilis）を用いることが好ましい。

このような構成を有する有機肥料養液の製造装置１０において、図２のフローチャートで示される手順にしたがって、液状体１２から硝酸組成物を含む液状体２８からなる有機肥料養液が製造される。

まず、第１の微生物を有する第１の水槽１１に、有機物を含む液状体１２が供給される。液状体１２は、第１の水槽１１内で撹拌機１４によって撹拌されて、均一な混合状態に保たれる。また、曝気手段１５によって、液状体１２中に酸素が取り込まれる。これによって、第１の担体１３に担持される第１の微生物の密度を高くして酸素消費量が増えても、高い溶存酸素量（Dissolved Oxygen：ＤＯ）が維持される。したがって、第１の微生物の量を増加させても好気性条件が維持され、第１の微生物による窒素態様の変換効率をより向上させることができる。

このような好気性条件下で、高密度の第１の微生物によって、有機態様の窒素がアンモニア態様の窒素に変換される。これによって、有機物を含む液状体１２から、アンモニア態様の窒素を含有するアンモニア組成物が生成される。

第１の水槽１１から、アンモニア組成物を含む液状体２２が第２の水槽２１に供給される。液状体２２は、第２の水槽２１内で撹拌機２４によって撹拌されて均一な混合状態に保たれる。また、曝気手段２５によって液状体２２中に酸素が取り込まれる。これによって、第２の担体２３に担持される第２の微生物の密度を高くして酸素消費量が増えても、高い溶存酸素量が維持される。したがって、第２の微生物の量を増加させても好気性条件が保たれ、第２の微生物による窒素態様の変換効率をより向上させることができる。

さらに、第２の水槽２１には、必要に応じてｐＨ調整液槽１７からｐＨ調整液１８が供給され、液状体２２が好適なｐＨに保たれる。

このような好気性条件及び好適なｐＨの条件下で、高密度の第２の微生物によって、アンモニア態様の窒素が硝酸態様の窒素に変換される。これによって、アンモニア組成物を含む液状体２２から、硝酸態様の窒素を含有する硝酸組成物が生成される。

このようにして、有機肥料養液となる、硝酸組成物を含む液状体２８が製造される。液状体２８は、養液貯蔵槽２７に供給される。養液貯蔵槽２７内では、曝気手段２９によって液状体２８中に酸素が取り込まれる。このようにして、好気性条件に保たれた養液貯蔵槽２７内で液状体２８が貯蔵される。

有機肥料養液の製造装置１０においては、第１の水槽１１が、第１の微生物が担持された第１の担体１３を有している。これによって、有機物を含む液状体１２が安定して高効率でアンモニア組成物に変換される。また、曝気手段１５によって液状体１２中に酸素が取り込まれるので、好気性条件を保ちながら多量の第１の微生物を存在させることができる。これによって、より高効率で有機物をアンモニア組成物に変換することができる。

また、第２の水槽２１は、第２の微生物が担持された第２の担体２３を有している。これによって、アンモニア組成物を含む液状体２２が安定して高効率で硝酸組成物に変換される。また、曝気手段２５によって液状体２２中に酸素が取り込まれるので、好気性条件を保ちながら多量の第２の微生物を存在させることができる。これによって、より高効率でアンモニア組成物を硝酸組成物に変換することができる。

有機肥料養液の製造装置１０においては、第１の微生物を有する第１の水槽１１から、第２の水槽２１に、アンモニア組成物を含む液状体２２が供給される。この時、液状体２２は第２の水槽２１にスムースに移動し、かつ、第１の微生物は、第１の水槽１１から第２の水槽２１に移動しないようにする必要がある。

本実施の形態に係る有機肥料養液の製造装置１０においては、第１の微生物を担持する第１の担体１３を第１の水槽１１内に有している。第１の微生物は第１の担体１３に留まるので、アンモニア組成物を含む液状体２２を第２の水槽２１に移動させる際に、第１の微生物が第２の水槽２１に移動するのを防止することができる。これによって、第１の水槽１１における第１の微生物の量が、常時一定の量に保たれる。

さらに、第１の水槽１１と第２の水槽２１を結ぶ接続手段１６の第１の水槽１１における接続部に、第１の担体１３が通過できず、液状体２２が通過できるメッシュ等を備えることができる。これによって、より確実に、第１の微生物が第１の水槽１１から第２の水槽２１に移動するのを防止することができる。

また、アンモニア組成物は分子レベルの大きさであり、細菌類である第１の微生物よりも小さい。よって、他の方法として、第１の微生物よりも小さく、アンモニア組成物よりも大きい網目を有するメッシュ等を通して、液状体２２を第１の水槽１１から第２の水槽２１に移動させる方法も考えられる。

すなわち、本実施の形態に係る有機肥料養液の製造装置１０は、液状体２２と第１の微生物とを分別する分別手段として、第１の担体１３または第１の微生物よりも小さく、アンモニア組成物よりも大きい網目を有するメッシュ材料を有している。

このように、本実施形態に係る有機肥料養液の製造装置１０は、アンモニア組成物を含む液状体２２は第２の水槽２１に移動し、第１の微生物は第２の水槽２１に移動せずに、第１の水槽１１に留まる構造を備える。

同様に、有機肥料養液の製造装置１０においては、第２の微生物を有する第２の水槽２１から、養液貯蔵槽２７に、硝酸組成物を含む液状体２８が供給される。この時、液状体２８は養液貯蔵槽２７にスムースに移動し、かつ、第２の微生物は、第２の水槽２１から養液貯蔵槽２７に移動しないようにする必要がある。

図３に示されるように、本実施の形態に係る有機肥料養液の製造装置１０においては、第２の微生物を担持する第２の担体２３を第２の水槽２１内に有している。第２の微生物は第２の担体２３に留まるので、液状体２８を養液貯蔵槽２７に移動させる際に、第２の微生物が養液貯蔵槽２７に移動するのを、確実に防止することができる。これによって、第２の水槽２１における第２の微生物の量が、確実に常時一定の量に保たれる。

さらに、第２の水槽２１と養液貯蔵槽２７を結ぶ接続手段２６の第２の水槽２１における接続部に、第２の担体２３が通過できず、液状体２８が通過できるメッシュ等を備えることができる。これによって、より確実に、第２の微生物が第２の水槽２１から養液貯蔵槽２７に移動するのを防止することができる。

また、硝酸組成物は分子レベルの大きさであり、細菌類である第２の微生物よりも小さい。よって、他の方法として、第２の微生物よりも小さく、硝酸組成物よりも大きい網目を有するメッシュ等を通して、液状体２８を第２の水槽２１から養液貯蔵槽２７に移動させる方法がある。

すなわち、本実施の形態に係る有機肥料養液の製造装置１０は、硝酸組成物を含む液状体２８と第２の微生物とを分別する分別手段として、第２の担体２３または第２の微生物よりも小さく、硝酸組成物よりも大きい網目を有するメッシュ材料を有している。

このように、本実施の形態に係る有機肥料養液の製造装置１０は、硝酸組成物を含む液状体２８は養液貯蔵槽２７に移動し、第２の微生物は養液貯蔵槽２７に移動せずに、第２の水槽２１に留まる構造を備える。

また、本実施の形態の有機肥料養液の製造装置１０は、野菜の切り屑、肉類の切り屑等の食品加工残渣、食材の残渣、有機質肥料、有機性農業廃棄物、メタン発酵汚泥等の有機性廃棄物、有機成分を含んだ各種廃水等の多種多様な有機物を原料として、有機肥料養液を製造することができる。

特に、木材加工工場や食品加工工場等から排出される木材の切れ端、食材の切れ端等の有機物を廃棄することなく、有機肥料養液の原料として有効に活用できる。したがって、本来廃棄物として処理されていた、木材加工工場や食品加工工場等から排出される有機物を、廃棄物として処理するための費用を削減して、有効に活用できるという効果が得られる。

また、本実施の形態の有機肥料養液の製造装置１０において最低限必要なのは２個の水槽のみであり、必要に応じて、３個または４個の水槽が用いられる。このように、極めて簡易な設備で、効率的に有機肥料養液を製造することができる。

以下に、本発明の実施例を、図４及び図５を参照してより具体的に説明する。

［実施例１］
まず、本発明の実施例１について、図４を参照して説明する。図４に示されるように、実施例１に係る有機肥料養液の製造装置５０は、従属栄養細菌を有する第１の水槽５１、硝化細菌を有する第２の水槽６１、養液貯蔵槽７１、装置制御盤８０、ブロワ９１、及び酸素ボンベ９２を備えている。

第１の水槽５１と第２の水槽６１は、液体配管５８で接続されている。第２の水槽６１と養液貯蔵槽２７は、液体配管６８で接続されている。液体配管５８、６８は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製のパイプである。なお、本実施例１においては、液状体の液体として水が用いられ、液状体は溶液として存在する。

ブロワ９１は、気体供給管７０、５６ａ、６６ａ、７３ａによって第１の水槽５１、第２の水槽６１及び養液貯蔵槽７１に接続されている。酸素ボンベ９２は、気体供給管９２ａ、９３ａ、９４ａによって、気体供給管７０に接続されている。装置制御盤８０は、信号線８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、９５、９６、９７によって、第１の水槽５１、第２の水槽６１及び養液貯蔵槽７１のポンプ５７、６７、撹拌機５５、６５、電磁弁５６、６６、７３を制御する機器、及びＤＯセンサ８３ａ、８７ａ、に接続されている。

従属栄養細菌を有する第１の水槽５１は、ポリ塩化ビニル製である。第１の水槽５１の容積は、３００リットルである。第１の水槽５１には、有機態様の窒素を含有する有機物を含む溶液５２（以下、単に「溶液５２」ともいう。）が供給される。なお、第１の水槽５１は、第１の担体５３を有している。第１の担体５３には、図示しない従属栄養細菌、具体的にはバチルス（Baccillus）属の細菌、シュードモナス（Pseudmonas）属の細菌等が担持されている。

第１の担体５３は、表面に多数の凹凸を有している。これによって大きい表面積を有し、多数の従属栄養細菌が担持される。本実施例１では、第１の担体５３として、株式会社大洋水研社製の商品名「オーシャンクリーナーＮＯ３」が用いられる。商品名「オーシャンクリーナーＮＯ３」は５ｍｍ程度の大きさのプラスチック製で、小型の円筒形状を有する。第１の担体５３としてプラスチック製の担体を用いることで、第１の水槽５１の軽量化及び低コスト化が実現される。

第１の水槽５１の内部は、分割シート５４によって２つの区画に区分されている。分割シート５４は、多数の貫通孔を有するメッシュ構造を有している。分割シート５４の貫通孔は、第１の担体５３が通過できず、第１の水槽５１内で生成した、アンモニア組成物を含む溶液６２（以下、単に「溶液６２」ともいう。）が通過できる大きさを有する。すなわち、分割シート５４は、第１の担体５３と溶液６２とを分別する濾過フィルタとして機能し、第１の分別手段を構成する。

第１の担体の大きさは、一般的には０．１ｍｍ〜２０ｍｍ程度の範囲内である。上述したように、本実施例１における第１の担体５３の大きさは５ｍｍ程度である。アンモニア組成物は分子レベルの大きさ（０．０１ｎｍ〜１０ｎｍ程度）であり、溶液６２はアンモニア組成物と水とからなる。表面張力のため、溶液６２が通過できるのは、０．１ｍｍ以上程度の大きさの貫通孔と考えられる。よって、分割シート５４の貫通孔の大きさは、０．１ｍｍ以上〜５ｍｍ未満であればよい。

本実施例１の分割シート５４は、長方形の織物からなるシートである。分割シート５４の大きさは、１２５ｃｍ×３００ｃｍである。分割シート５４の内部には、第１の担体５３が配置される。分割シート５４の外部には、第１の水槽５１内で生成した溶液６２を汲み上げるポンプ５７が配置される。

第１の水槽５１は、撹拌機５５を有している。撹拌機５５は、電動撹拌モータ５５ａと、撹拌シャフト５５ｂと、撹拌羽根５５ｃとを備えている。本実施例１においては、撹拌機５５として、株式会社アクアティックスの遠心型撹拌機、商品名「Ｍ−Ｒｅｖｏ（登録商標）」が用いられる。この遠心型撹拌機「Ｍ−Ｒｅｖｏ（登録商標）」は、撹拌力の大きい遠心型の撹拌羽根を備えている。第１の水槽５１は、気体供給管７０から延伸する気体供給管５６ａと、電磁弁５６と、電磁弁５６に接続される気体供給管５６ｂと、曝気口５６ｃとを備えている。

硝化細菌を有する第２の水槽６１は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製である。繊維強化プラスチックの強化用線維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が用いられるが、第２の水槽６１は、ガラス繊維強化プラスチックからなる。第２の水槽６１の容積は、５００リットルである。第２の水槽６１には、溶液６２が供給される。

第２の水槽６１は、第２の担体６３を有している。第２の担体６３には、図示しない硝化細菌が担持されている。硝化細菌としては、ニトロソモナス属（Nitrosomonas）の細菌Nitrosomonas europaea 、及びニトロバクター属（Nitrobacter）の細菌Nitrobacter winogradskyi （Nitrobacter agilis）が用いられる。

第２の水槽６１の内部は、分割シート６４によって２つの区画に区分されている。分割シート６４は、多数の貫通孔を有するメッシュ構造を有している。分割シート６４の貫通孔は、第２の担体６３が通過できず、第２の水槽６１内で生成した、硝酸組成物を含む溶液７２（以下、単に「溶液７２」ともいう。）が通過できる大きさを有する。すなわち、分割シート６４は、第２の担体６３と溶液７２とを分別する濾過フィルタとして機能し、第２の分別手段を構成する。

分割シート６４の内部には、第２の担体６３が配置される。分割シート６４の外部には、第２の水槽６１内で生成した溶液７２を汲み上げるポンプ６７が配置される。

第２の担体６３は、表面に多数の凹凸を有している。これによって大きい表面積を有し、多数の硝化細菌が担持される。第２の担体６３として、株式会社大洋水研社製の商品名「オーシャンクリーナーＮＯ３」が用いられる。商品名「オーシャンクリーナーＮＯ３」はプラスチック製で、小型の円筒形状を有する。第２の担体６３としてプラスチック製の担体を用いることで、第２の水槽６１の軽量化及び低コスト化が実現される。

第２の水槽６１は、撹拌機６５を有している。撹拌機６５は、電動撹拌モータ６５ａと、撹拌シャフト６５ｂと、撹拌羽根６５ｃとを備えている。撹拌機６５は、撹拌機５５と同じ商品名「Ｍ−Ｒｅｖｏ（登録商標）」が用いられる。第２の水槽６１は、気体供給管７０に接続される気体供給管６６ａと、電磁弁６６と、電磁弁６６に接続される気体供給管６６ｂと、曝気口６６ｃとを備えている。

第１の水槽５１及び第２の水槽６１内には、溶存酸素量を測定するＤＯセンサ８３ａ、８７ａが設置されている。これらのＤＯセンサ８３ａ、８７ａで測定される溶存酸素量のデータは、信号線８３、８７を介して装置制御盤８０に送信される。溶存酸素量のデータは、装置制御盤８０内の中央処理装置（ＣＰＵ）、処理領域メモリ（ＲＡＭ）等からなるデータ処理部分において取得され、管理される。

ＤＯセンサ８３ａ、８７ａで測定される溶存酸素量が所定のレベルを下回った場合には、装置制御盤８０から信号線９５を介して制御信号が送られ、酸素供給用電磁弁９４が開かれる。これによって、酸素ボンベ９２から、レギュレータ９３で調整された流量の酸素が、第１の水槽５１及び第２の水槽６１に供給される。

本実施例１においては、第１の水槽５１の電磁弁５６と、第２の水槽６１の電磁弁６６とが、常に開かれた状態となっている。このため、酸素供給用電磁弁９４が開かれると、レギュレータ９３で調整された同じ流量の酸素が、第１の水槽５１及び第２の水槽６１にともに供給される。第１の水槽５１の容積は３００リットルで、第２の水槽６１の容積は５００リットルである。したがって、第１の水槽５１内の有機物を含む溶液５２の充填率と、第２の水槽６１内のアンモニア組成物を含む溶液６２の充填率が同程度であれば、第１の水槽５１内には第２の水槽６１内の約１．７倍の濃度の酸素が供給されることになる。

本実施例１においては、通常時にはブロワ９１から大気中の空気が供給されている。ＤＯセンサ８３ａ、８７ａで測定される溶存酸素量が所定のレベルを下回った場合には、酸素供給用電磁弁９４が開かれる。これによって、酸素ボンベ９２から、第１の水槽５１及び第２の水槽６１に酸素が供給される。すなわち、第１の水槽５１または第２の水槽６１の溶存酸素量が低下した場合にのみ、酸素ボンベ９２から酸素が供給される構成となっている。

これに限られるものではなく、常に酸素ボンベ９２から第１の水槽５１及び第２の水槽６１に酸素が供給されるようにしてもよい。この場合にも、供給される酸素の流量はレギュレータ９３で調整される。

このような構成を有する有機肥料養液の製造装置５０において、図２のフローチャートで示される手順にしたがって、有機態様の窒素を含有する有機物を含む溶液５２から、硝酸組成物を含む溶液７２からなる有機肥料養液が製造される。

まず、第１の微生物を有する第１の水槽５１に、溶液５２が供給される。供給する方法としては、溶液５２が予め貯蔵された容器から、手動または自動で供給する方法をとることができる。他の方法としては、水とともに、上述したような食品加工残渣、食材の残渣、有機質肥料、有機性農業廃棄物、有機性廃棄物等の有機物を、溶液化する装置に投入して、作製された溶液５２を、手動または自動で供給する方法をとることもできる。

供給された溶液５２は、第１の水槽５１内で撹拌機５５によって撹拌されて均一な混合状態に保たれる。また、ブロワ９１、及び必要な場合には酸素ボンベ９２から、溶液５２中に十分な量の酸素が取り込まれる。これによって、溶液５２中の溶存酸素量が、高い状態に維持される。したがって、本実施例１では、第１の担体５３に担持される第１の微生物の密度を高くして、第１の微生物による、アンモニア組成物を含む溶液６２の時間当たりの生成量をより多くしている。

溶液５２が第１の水槽５１に供給されてから所定時間が経過した後に、溶液６２が第１の水槽５１のポンプ５７で汲み上げられて第２の水槽６１に供給される。上記の所定時間は、溶液５２が適切な割合で溶液６２に変換されるのに必要な時間に設定される。本実施例１では、第１の水槽５１における所定時間を２４時間としている。

具体的には、溶液５２が第１の水槽５１に供給されると、ＤＯセンサ８３ａによって溶液５２の存在が検知され、検知信号が信号線８３を介して装置制御盤８０に送信される。装置制御盤８０内のデータ処理装置において、検知信号を受信してからの経過時間が計算される。経過時間が所定時間（本実施例１では２４時間）に達した時点で、装置制御盤８０内のデータ処理装置から信号線８４を介してポンプ５７に信号が送信される。これによってポンプ５７が作動し、溶液６２が汲み上げられて第２の水槽６１に供給される。

供給された溶液６２は、第２の水槽６１内で撹拌機６５によって撹拌されて均一な混合状態に保たれる。また、ブロワ９１、及び必要な場合には酸素ボンベ９２から、溶液６２中に十分な量の酸素が取り込まれる。これによって、溶液６２中の溶存酸素量が、高い状態に維持される。したがって、本実施例１では、第２の担体６３に担持される第２の微生物の密度を高くして、第２の微生物による、硝酸組成物を含む溶液７２の時間当たりの生成量をより多くしている。

溶液６２が第２の水槽６１に供給されてから所定時間が経過した後に、硝酸組成物を含む溶液７２が、第２の水槽６１のポンプ６７で汲み上げられて養液貯蔵槽７１に供給される。上記の所定時間は、溶液６２が完全に溶液７２に変換されるのに必要な時間に設定される。本実施例１では、第２の水槽６１における所定時間を７２時間としている。

具体的には、溶液６２が第２の水槽６１に供給されると、ＤＯセンサ８７ａによって溶液６２の存在が検知され、検知信号が信号線８７を介して装置制御盤８０に送信される。装置制御盤８０内のデータ処理装置において、検知信号を受信してからの経過時間が計算される。経過時間が所定時間（本実施例１では７２時間）に達した時点で、装置制御盤８０内のデータ処理装置から信号線８８を介してポンプ６７に信号が送信される。これによってポンプ６７が作動し、溶液７２が汲み上げられて養液貯蔵槽７１に供給される。

このようにして、有機肥料養液となる、硝酸組成物を含む溶液７２が製造され、養液貯蔵槽７１に貯蔵される。養液貯蔵槽７１内では、ブロワ９１及び酸素ボンベ９２から、溶液７２に十分な量の酸素が取り込まれる。このようにして、好気性条件に保たれた養液貯蔵槽７１内で溶液７２が貯蔵される。

本実施例１の有機肥料養液の製造装置５０においては、第１の水槽５１は、第１の微生物が担持された第１の担体５３を有している。第１の担体５３は、分割シート５４の内部に配置され、ポンプ５７と分離されている。したがって、第１の微生物を確実に第１の水槽５１に留まらせることができ、第１の微生物の量を一定量に保持できる。これによって、安定して、かつ高効率で、有機物をアンモニア組成物に変換することができる。

また、第２の水槽６１は、第２の微生物が担持された第２の担体６３を有している。第２の担体６３は、分割シート６４の内部に配置され、ポンプ６７と分離されている。したがって、第２の微生物を確実に第２の水槽６１に留まらせることができ、第２の微生物の量を一定量に保持することができる。これによって、安定して、かつ高効率で、アンモニア組成物を硝酸組成物に変換することができる。

このようにして製造された有機肥料養液は、養液貯蔵槽７１から採取されて、養液栽培用の液肥として用いられる。本実施例１においては、有機肥料養液を、トマトを養液栽培する設備に液肥として供給した。その結果、合成された化学肥料を用いた場合と同等以上の生産率で、高品質のトマトを収穫することができた。

このように、本実施例１の有機肥料養液の製造装置５０で製造された有機肥料養液は、合成された化学肥料と同等以上の肥料としての特性を有する。したがって、有機肥料養液の用途は養液栽培に限られず、他の園芸栽培等にも使用することができる。

［実施例２］
次に、本発明の実施例２について、図５を参照して説明する。図５に示されるように、本実施例２に係る有機肥料養液の製造装置１００は、実施例１の有機肥料養液の製造装置５０と同様に、従属栄養細菌を有する第１の水槽５１、硝化細菌を有する第２の水槽６１、ブロワ９１、及び酸素ボンベ９２を備えている。さらに、有機肥料養液の製造装置１００は、実施例１の装置制御盤８０に代えて、装置制御盤１１０を備えている。さらに、有機肥料養液の製造装置１００は、ｐＨ調整液槽１２１を備えている。

ｐＨ調整液槽１２１と第２の水槽６１は、液体配管１２５で接続されている。装置制御盤１１０は、信号線８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、９５、９６、９８、１２０によって、第１の水槽５１、第２の水槽６１及びｐＨ調整液槽１２１のポンプ５７、７６、７８、１２４、撹拌機５５、６５、１２３、電磁弁５６、６６、９４、を制御する機器、図示しないｐＨセンサ、及びＤＯセンサ８３ａ、８７ａに接続されている。

すなわち、本実施例２に係る有機肥料養液の製造装置１００は、実施例１に係る有機肥料養液の製造装置５０の養液貯蔵槽を備えておらず、ｐＨ調整液槽１２１を備えている。

有機肥料養液の製造装置１００においては、概略としては、実施例１と同様に有機肥料養液の製造が進められる。大きな相違点としては、溶液６２が第２の水槽６１に供給されると、図示しないｐＨセンサによって溶液６２の水素イオン濃度が測定される。測定された水素イオン濃度のデータは、装置制御盤１１０に送信される。

ｐＨセンサで測定される水素イオン濃度の値が所定の範囲から外れた場合には、装置制御盤１１０内のデータ処理装置から信号線１２０を介してポンプ１２４に信号が送信される。これによってポンプ１２４が作動し、ｐＨ調整液槽１２１からｐＨ調整液１２２が汲み上げられて、第２の水槽６１に供給される。このようにして、溶液６２の水素イオン濃度が、常に適切な範囲内に維持される。これによって、第２の水槽６１内の第２の担体に担持された硝化細菌による、アンモニア組成物から硝酸組成物への変換が、より高い効率で行われる。

このようにして製造された有機肥料養液は、本実施例２においては、貯蔵されることなく、図示しない配管を経て、直接に養液栽培設備に供給される。本実施例２においては、有機肥料養液を、トマトを養液栽培する設備に液肥として供給した。その結果、合成された化学肥料を用いた場合と同等以上の生産率で、高品質のトマトを収穫することができた。

［実施例３］
本発明の実施例３について、図６ないし図８を参照して説明する。図６に示されるように、実施例３に係る有機肥料養液の製造装置１５０は、その大部分において、実施例１に係る有機肥料養液の製造装置５０と同様の構造を備えている。すなわち、有機肥料養液の製造装置１５０も、従属栄養細菌を有する第１の水槽５１、硝化細菌を有する第２の水槽６１、養液貯蔵槽７１、装置制御盤８０、ブロワ９１、及び酸素ボンベ９２を備えている。

有機肥料養液の製造装置１５０が、図４に示される有機肥料養液の製造装置５０と異なるのは、第１の水槽５１に設置された撹拌機１５１が、電動撹拌モータ１５１ａ、撹拌シャフト１５１ｂ及び撹拌羽根１５１ｃに加えて、消泡羽根１６０を有する点である。消泡羽根１６０は、有機肥料養液の製造装置１５０の消泡装置として機能する。

有機肥料養液の生産効率を上げるためには、第１の水槽５１により多くの有機物Ｂ１０を添加することが効果的である。しかし、有機物Ｂ１０の添加量が増加すると、撹拌羽根１５１ｃによる撹拌によって溶液５２の液面に泡が発生する。有機物Ｂ１０の添加量が増えるにつれて発泡も多くなり、溶液５２の液面が上昇する。また、有機物Ｂ１０の粘性が高い場合にも、撹拌によって多くの泡が発生する。

この結果、有機物Ｂ１０の添加量を多くしすぎると、第１の水槽５１の上部が開放されている場合には、泡とともに溶液５２が第１の水槽５１から溢れ出す恐れがある。実施例３に係る有機肥料養液の製造装置１５０はこのような問題に対処できるように、消泡装置として消泡羽根１６０を備えている。

図７（ａ）に示されるように、消泡羽根１６０は撹拌シャフト１５１ｂに固定され、撹拌シャフト１５１ｂと一体に回転する。図７（ｂ）に示されるように、消泡羽根１６０は、溶液５２の液面から少し上に位置するように、撹拌シャフト１５１ｂに固定されている。

消泡羽根１６０の消泡機能について、図８を参照して説明する。図８（ａ）に示されるように、消泡羽根が取り付けられていないと、有機物Ｂ１０の添加量を大きく増やした場合、泡Ｃ１０が大量に発生して第１の水槽５１の溶液５２の液面上部に充満する。これに対して、実施例３に係る有機肥料養液の製造装置１５０は、図８（ｂ）に示されるように撹拌シャフト１５１ｂに消泡羽根１６０が取り付けられている。これにより、撹拌シャフト１５１ｂと一体に消泡羽根１６０が回転して、溶液５２の液面から発生する泡Ｃ１０を除去する。

このようにして、実施例３に係る有機肥料養液の製造装置１５０では、有機物Ｂ１０の添加量を大きく増やした場合であっても消泡羽根１６０が発生する泡Ｃ１０を除去することにより反応速度を維持する。その結果、有機肥料養液の生産効率をより向上させることができる。

［実施例４］
本発明の実施例４について、図９及び図１０を参照して説明する。図９に示されるように、実施例４に係る有機肥料養液の製造装置２００は、その大部分において、実施例２に係る有機肥料養液の製造装置１００と同様の構造を備えている。すなわち、有機肥料養液の製造装置２００も、従属栄養細菌を有する第１の水槽５１、硝化細菌を有する第２の水槽６１、装置制御盤１１０、ブロワ９１、及び酸素ボンベ９２を備えている。

有機肥料養液の製造装置２００が、図５に示される有機肥料養液の製造装置１００と異なるのは、第１の水槽５１に設置された撹拌機２０１が、電動撹拌モータ２０１ａ、撹拌シャフト２０１ｂ及び撹拌羽根２０１ｃに加えて、消泡装置２０２を有する点である。

図１０に示されるように、消泡装置２０２は、一対の消泡羽根２０２ａ及び２０２ｂからなる。一対の消泡羽根２０２ａ及び２０２ｂは、撹拌シャフト２０１ｂと一体に回転する。図９に示されるように、一対の消泡羽根からなる消泡装置２０２は、第１の水槽５１内において溶液５２の液面から少し上に位置するように、撹拌シャフト２０１ｂに固定されている。

これによって、溶液５２が撹拌される際には、撹拌シャフト２０１ｂと一体に一対の消泡羽根２０２ａ及び２０２ｂが回転して、溶液５２の液面から発生する泡を除去する。このようにして、実施例４に係る有機肥料養液の製造装置２００では、有機物Ｂ１０の添加量を大きく増やした場合であっても反応速度を維持することができる。その結果、有機肥料養液の生産効率をより向上させることができる。

消泡装置としては、上述した消泡羽根１６０や、一対の消泡羽根２０２ａ及び２０２ｂからなる消泡装置２０２以外のものを用いることができる。図１１に示される消泡装置２１２は、撹拌シャフト２１０に４枚の消泡羽根２１２ａが固定されて構成されている。消泡羽根２１２ａには、複数の突起２１２ｂが固定されている。複数の突起２１２ｂは、４枚の消泡羽根２１２ａによる消泡効果をより向上させる。

図１２に示される消泡装置２２２は、撹拌シャフト２２０に柔軟性を有する消泡軸２２２ａが固定されて構成されている。消泡軸２２２ａの先端には、錘２２２ｂが固定されている。撹拌シャフト２２０が停止しているときには、図１２（ａ）に示されるように、錘２２２ｂの重さで消泡軸２２２ａがたわんでいる。撹拌シャフト２２０が回転すると、図１２（ｂ）に示されるように遠心力によって消泡軸２２２ａが引っ張られてほぼ水平になり、溶液２２３の液面の上方で回転して、溶液２２３から発生する泡を除去する。撹拌シャフト２２０の回転速度によっては、図１２（ｃ）に示されるように消泡軸２２２ａが上方にたわんで、溶液２２３の液面のより上方の泡を除去することができる。

以上、本発明の実施の形態及び実施例について説明したが、本発明は上記の実施の形態及び実施例によって限定されるものではない。

本実施例１においては、通常時にはブロワ９１から大気中の空気が供給されている。ＤＯセンサ８３ａ、８７ａで測定される溶存酸素量が所定のレベルを下回った場合には、酸素供給用電磁弁９４が開かれる。これによって、酸素ボンベ９２から、第１の水槽５１及び第２の水槽６１に酸素が供給される。すなわち、第１の水槽５１または第２の水槽６１の溶存酸素量が低下した場合にのみ、酸素ボンベ９２から酸素が供給される構成となっている。

これに限られるものではなく、常に酸素ボンベ９２から第１の水槽５１及び第２の水槽６１に酸素が供給されるようにしてもよい。この場合にも、供給される酸素の流量はレギュレータ９３で調整される。

上記の実施例１では、第２の水槽６１で生成された有機肥料養液を一旦貯蔵する、養液貯蔵槽７１を備えた有機肥料養液の製造装置５０について説明した。これに限られるものではなく、実施例２の有機肥料養液の製造装置１００のように、第２の水槽で生成された有機肥料養液を、そのまま養液栽培用の栽培水槽に供給する方式として、養液貯蔵槽を設けない構成としてもよい。また、実施例２において、有機肥料養液の製造装置１００に加えて、第２の水槽で生成された有機肥料養液を貯蔵する養液貯蔵槽を設ける構成としてもよい。

上記の実施例２では、第２の水槽６１内の水素イオン濃度（ｐＨ）を調整するｐＨ調整液槽１２１を備えた有機肥料養液の製造装置１００について説明した。これに限られるものではなく、実施例１の有機肥料養液の製造装置５０のように、ｐＨ調整液槽を設けない構成としてもよい。また、実施例１において、有機肥料養液の製造装置５０に加えて、第２の水槽内の水素イオン濃度を調整するｐＨ調整液槽を設ける構成としてもよい。

本発明の実施の形態及び実施例によって製造される有機肥料養液は、有機物が完全に硝化されており、人工的に合成される化学肥料と同等の成分を含有している。したがって、本発明に係る有機肥料養液の用途は、養液栽培だけに限定されず、現在化学肥料が用いられている、土耕栽培を始めとする他の園芸栽培等にも応用することができる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。上述した実施の形態及び実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明に係る有機肥料養液の製造方法及び製造装置は、養液栽培や、土耕栽培を始めとする園芸栽培に用いることができる有機肥料養液を、高効率で製造して安定して供給することができる。

１０、５０、１００、１５０、２００ 有機肥料養液の製造装置
１１、５１ 第１の水槽
１２、５２ 有機物を含む液状体
１３、５３ 第１の担体
１４、２４、５５、６５、１２３、１５１、２０１ 撹拌機
１４ａ、２４ａ 原動機
１４ｂ、２４ｂ、５５ｃ、６５ｃ、１２３ｃ、１５１ｃ、２０１ｃ 撹拌羽根
１５、２５、２９ 曝気手段
１５ａ、２５ａ、２９ａ 気体供給手段
１５ｂ、２５ｂ、２９ｂ、５６ａ、５６ｂ、６６ａ、６６ｂ、７０、７３ａ、７３ｂ、９２ａ、９３ａ、９４ａ 気体供給管
１５ｃ、２５ｃ、２９ｃ、５６ｃ、６６ｃ、７３ｃ 曝気口
１６、１９、２６ 接続手段
１７、１２１ ｐＨ調整液槽
１８、１２２ ｐＨ調整液
２１、６１ 第２の水槽
２２、６２ アンモニア組成物を含む液状体
２３、６３ 第２の担体
２７、７１ 養液貯蔵槽
２８、７２ 硝酸組成物を含む液状体
５４、６４ 分割シート
５５ａ、６５ａ、１２３ａ、１５１ａ、２０１ａ 電動撹拌モータ
５５ｂ、６５ｂ、１２３ｂ、１５１ｂ、２０１ｂ、２１０、２２０ 撹拌シャフト
５６、６６、７３ 電磁弁
５７、６７、７６、７８、１２４ ポンプ
５８、６８、７７、１２５ 液体配管
７８ ｐＨセンサ
８０、１１０ 装置制御盤
８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、９５、９６、９７、９８、１２０ 信号線
８３ａ、８７ａ ＤＯセンサ
９１ ブロワ
９２ 酸素ボンベ
９３ レギュレータ
９４ 酸素供給用電磁弁
１６０、２０２ａ、２０２ｂ、２１２ａ 消泡羽根
２０２、２１２、２２２ 消泡装置
２１２ｂ 複数の突起
２２２ａ 消泡軸
２２２ｂ 錘
２２３ 溶液
Ａ１ 第１の系
Ａ２ 第２の系
Ａ３ 第１の微生物
Ａ４ 第２の微生物
Ｂ１０ 有機態様の窒素を含有する有機物
Ｂ１１ 有機態様の窒素
Ｂ２０ アンモニア組成物
Ｂ２１ アンモニア態様の窒素
Ｂ３０ 硝酸組成物
Ｂ３１ 硝酸態様の窒素
Ｃ１０ 泡

Claims (15)

1. 有機態様の窒素を含有する有機物を第１の系に供給する工程と、
   前記第１の系に存在する第１の微生物により前記有機態様の窒素をアンモニア態様の窒素に変換して、前記有機物からアンモニア組成物を生成させる工程と、
   前記アンモニア組成物を前記第１の系から第２の系に供給する工程と、
   前記第２の系に存在する第２の微生物により前記アンモニア態様の窒素を硝酸態様の窒素に変換して、前記アンモニア組成物から硝酸組成物を生成させる工程と、
   前記第２の系から前記硝酸組成物を取り出す工程と、
   を備える有機肥料養液の製造方法。
2. 前記アンモニア組成物を前記第１の系から前記第２の系に供給する工程は、前記アンモニア組成物を前記第１の系から前記第２の系に移動させるとともに、前記第１の微生物を前記第１の系に残す工程である、請求項１に記載の有機肥料養液の製造方法。
3. 前記第２の系から前記硝酸組成物を取り出す工程は、前記硝酸組成物を前記第２の系から取り出すとともに、前記第２の微生物を前記第２の系に残す工程である、請求項１または２に記載の有機肥料養液の製造方法。
4. 前記第１の系が前記第１の系の溶存酸素量を測定する第１の溶存酸素量測定手段を有し、
   前記第２の系が前記第２の系の溶存酸素量を測定する第２の溶存酸素量測定手段を有し、
   前記第１の溶存酸素量測定手段により測定される前記第１の系の溶存酸素量が所定の値を下回った場合に前記第１の系に空気及び／または酸素を供給し、
   前記第２の溶存酸素量測定手段により測定される前記第２の系の溶存酸素量が所定の値を下回った場合に前記第２の系に空気及び／または酸素を供給する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機肥料養液の製造方法。
5. 前記第１の系に撹拌手段が設けられ、
   前記窒素を含有する有機物を前記第１の系に供給する工程の後に、前記撹拌手段により前記第１の系に供給された前記窒素を含有する有機物を撹拌する工程が所定時間実行された後に、前記アンモニア組成物を前記第１の系から前記第２の系に供給する工程を実行する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機肥料養液の製造方法。
6. 前記撹拌手段により前記第１の系に供給された前記窒素を含有する有機物を撹拌する工程とともに、又は撹拌する工程が所定時間実行された後に、前記第１の系の泡を除去する工程を実行する、請求項５に記載の有機肥料養液の製造方法。
7. 前記第２の系の水素イオン濃度を測定するｐＨ測定手段を有し、
   前記ｐＨ測定手段の測定結果に対応して前記第２の系の水素イオン濃度が調整されるように、ｐＨ調整液を前記第２の系に供給する工程を備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の有機肥料養液の製造方法。
8. 有機態様の窒素を含有する有機物が供給される第１の容器と、
   前記第１の容器内に存在し、前記有機態様の窒素をアンモニア態様の窒素に変換する第１の微生物と、
   前記第１の微生物により前記有機物の前記有機態様の窒素が前記アンモニア態様の窒素に変換されて生成するアンモニア組成物を、前記第１の容器から第２の容器に供給するアンモニア組成物供給手段と、
   前記第２の容器内に存在し、前記アンモニア態様の窒素を硝酸態様の窒素に変換する第２の微生物と、
   前記第２の微生物により前記アンモニア組成物の前記アンモニア態様の窒素が前記硝酸態様の窒素に変換されて生成する硝酸組成物を、前記第２の容器から取り出す硝酸組成物取り出し手段と、
   を備える有機肥料養液の製造装置。
9. 前記第１の容器内に設置される第１の担体を有し、及び／または前記第２の容器内に設置される第２の担体を有し、前記第１の微生物は前記第１の担体に担持される、及び／または前記第２の微生物は前記第２の担体に担持される、請求項８に記載の有機肥料養液の製造装置。
10. 前記第１の容器内の溶存酸素量を測定する第１の溶存酸素量測定手段と、
    前記第２の容器内の溶存酸素量を測定する第２の溶存酸素量測定手段と、
    前記第１の溶存酸素量測定手段で測定される溶存酸素量が所定の値を下回った場合に、前記第１の容器に空気及び／または酸素を供給する第１の酸素供給手段と、
    前記第２の溶存酸素量測定手段で測定される溶存酸素量が所定の値を下回った場合に前記第２の容器に空気及び／または酸素を供給する第２の酸素供給手段と、
    を備える、請求項８または９に記載の有機肥料養液の製造装置。
11. 前記第１の容器及び／または前記アンモニア組成物供給手段に、及び／または前記第１の容器と前記アンモニア組成物供給手段との間に、前記アンモニア組成物を通過させ前記第１の微生物を通過させない第１の分別手段を備える、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の有機肥料養液の製造装置。
12. 前記第２の容器及び／または前記硝酸組成物取り出し手段に、及び／または前記第２の容器と前記硝酸組成物取り出し手段との間に、前記硝酸組成物を通過させ前記第２の微生物を通過させない第２の分別手段を備える、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の有機肥料養液の製造装置。
13. 前記第１の容器内に設置された撹拌手段と、
    前記有機物を前記第１の容器に供給して前記撹拌手段で所定時間撹拌した後に、前記第１の容器において生成した前記アンモニア組成物を前記アンモニア組成物供給手段により前記第１の容器から前記第２の容器に供給させる組成物供給制御手段と、
    を備える、請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の有機肥料養液の製造装置。
14. 前記第１の容器内の泡を除去する消泡手段を備える、請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の有機肥料養液の製造装置。
15. 前記第２の容器内の水素イオン濃度を測定するｐＨ測定手段と、
    該ｐＨ測定手段の測定結果に対応して前記第２の容器内の水素イオン濃度が調整されるように、ｐＨ調整液を前記第２の容器に供給する第３の容器と、
    を備える、請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の有機肥料養液の製造装置。

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