JP2021127434A

JP2021127434A - 土壌改良材およびその製造方法

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Publication number: JP2021127434A
Application number: JP2020024718A
Authority: JP
Inventors: 定實工藤; Sadami Kudo; 潤治板井; Junji Itai
Original assignee: YOSHIDA REMICON CO Ltd
Current assignee: YOSHIDA REMICON CO Ltd
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-09-02
Anticipated expiration: 2040-02-17
Also published as: JP7100076B2

Abstract

【課題】山土、山砂を用いずに、牡蠣殻および上水汚泥の有効利用を図ることができる土壌改良材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、上水汚泥と、ゼオライトと、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物と、バインダーとの混合造粒固化物から成る。前記粉砕粉末15〜35重量部と、前記上水汚泥50〜70重量部と、前記ゼオライト5〜15重量部と、前記微生物0.02〜0.05重量部と、前記バインダー5〜10重量部とを含む。前記バインダーはセメント系結合材から成り、二酸化けい素24〜27重量部と、酸化アルミニウム8.0〜9.0重量部と、酸化第二鉄1.5〜2.0重量部と、酸化カルシウム50.0〜60.0重量部と、酸化マグネシウム3.0〜4.0重量部と、三酸化硫黄1.5〜2.5重量部とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、土壌改良材およびその製造方法に関する。

従来、培土は、基土を田土または山土、山砂等に依存し、それに必要に応じて堆肥類などの有機質資材、川砂などの無機質資材を配合して製造されている。しかし、山土、山砂等は近年、良質でかつ均一なものを大量に採取することが困難であり、その大量採取がまた自然破壊につながる懸念も出てきている。

さらに、山砂、山土は病害虫に汚染されている可能性があり、事前に薬液、加熱等で土の消毒を行わなければならない欠点もある。ところで、上水（浄水）汚泥は、年間を通じて一定箇所から得られ、性質の変化が少なく、病害虫や雑草種子などの混入がないので消毒の必要もない利点を有している。しかし、現在、上水汚泥は、ほとんどが廃棄物となって埋め立てられていた。

また、牡蠣は一部で殻付の状態で消費者に提供されるが、ほとんどの場合むき身の状態で販売されている。したがって殻は加工の段階で身と分離され、廃棄物となっている。

この牡蠣殻の有効利用を図るための一環として、牡蠣殻を粉砕して肥料に用いたり、牡蠣殻は酸性の水の中ではアルカリ成分を溶出するので、pHの調整等に用いたりすることがある。また、牡蠣殻のアルカリ成分の効果を利用して、牡蠣殻を水の浄化や脱臭に利用することも提案されている。

牡蠣殻を用いた土壌改良材として、家畜の生排泄物と鶏糞炭化物とを混合、攪拌して得た水分調整排泄物に対し、乾燥卵殻を混合、攪拌すると共に、ｐＨ調整材としての牡蠣殻および／または施用後成分調整材としてのゼオライトの適量を添加したものを熟成、発酵した上、粒状化してなる土壌改良材が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３３５６０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の土壌改良材では、上水汚泥の活用が図られないという課題があった。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、山土、山砂を用いずに、牡蠣殻および上水汚泥の有効利用を図ることができる土壌改良材およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る土壌改良材は、牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、上水汚泥と、ゼオライトと、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物と、バインダーとの混合造粒固化物から成ることを、特徴とする。
本発明に係る土壌改良材において、前記粉砕粉末15〜35重量部と、前記上水汚泥50〜70重量部と、前記ゼオライト5〜15重量部と、前記微生物0.02〜0.05重量部と、前記バインダー5〜10重量部とを含むことが好ましい。

前記バインダーはセメント系結合材から成り、二酸化けい素24〜27重量部と、酸化アルミニウム8.0〜9.0重量部と、酸化第二鉄1.5〜2.0重量部と、酸化カルシウム50.0〜60.0重量部と、酸化マグネシウム3.0〜4.0重量部と、三酸化硫黄1.5〜2.5重量部とを含んでもよい。
前記バインダーは高分子系中性固化材から成り、酸化カルシウム35〜80重量部と、酸化マグネシウム15〜30重量部とを含んでもよい。
本発明に係る土壌改良材の製造方法は、牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、上水汚泥と、ゼオライトと、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物と、バインダーと、水とを混合し、造粒固化することを、特徴とする。

本発明に係る土壌改良材およびその製造方法によれば、山土、山砂を用いずに、牡蠣殻および上水汚泥の有効利用を図ることができる。また、本発明に係る土壌改良材により高い土壌改良効果を得ることができる。

本発明によれば、山土、山砂を用いずに、牡蠣殻および上水汚泥の有効利用を図ることができる土壌改良材およびその製造方法を提供することができる。

本発明の実施例２の土壌改良材の施用圃場（Ａ）と非施用圃場（Ｂ）との米の収穫量を示すグラフである。実施例２の土壌改良材の施用圃場（Ａ）と非施用圃場（Ｂ）とで生育された稲の根の長さを示すグラフである。実施例２の土壌改良材の非施用圃場（Ａ）と施用圃場（Ｂ）とで収穫された米の糖度を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態の土壌改良材は、牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、上水汚泥と、ゼオライトと、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物と、バインダーとの混合造粒固化物から成ることを、特徴とする。
本発明の実施の形態の土壌改良材の製造方法は、牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、上水汚泥と、ゼオライトと、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物と、バインダーと、水とを混合し、造粒固化することを、特徴とする。

牡蠣殻の除塩は、屋外の雨ざらしにより行ってもよい。上水汚泥は、浄水場の浄水処理における沈でん処理工程で沈でんさせて除去された、濁りなどの不純物による泥状のものである。上水汚泥は、河川、湖沼水に浮遊する自然物を主体とするもので、浄水過程および排水処理に用いられる薬物以外の異物をほとんど含んでいない。上水汚泥には、問題となる量の重金属は含まれていない。

ゼオライトは、オングストロームレベルの無数の細孔を有することから、イオン交換機能を有し、微生物の棲家となるとともに有害物質を閉じ込める効果がある。腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物としては、光合成細菌や、発酵型の乳酸菌、酵母などの細菌の集合体（市販の通称「ＥＭ菌」）を用いることができる。

本発明の実施の形態の土壌改良材において、前記粉砕粉末15〜35重量部と、前記上水汚泥50〜70重量部と、前記ゼオライト5〜15重量部と、前記微生物0.02〜0.05重量部と、前記バインダー5〜10重量部とを含むことが好ましい。

前記バインダーはセメント系結合材から成り、二酸化けい素24〜27重量部と、酸化アルミニウム8.0〜9.0重量部と、酸化第二鉄1.5〜2.0重量部と、酸化カルシウム50.0〜60.0重量部と、酸化マグネシウム3.0〜4.0重量部と、三酸化硫黄1.5〜2.5重量部とを含んでもよい。前記バインダーは、特に高分子系セメント固化材から成ることが好ましい。
この構成のバインダーは、一定の物理的強度と化学的性能を具備するため、牡蠣殻の再資源化に適している。
前記バインダーは高分子系中性固化材から成り、酸化カルシウム35〜80重量部と、酸化マグネシウム15〜30重量部とを含んでもよい。この構成のバインダーも、一定の物理的強度と化学的性能を具備するため、牡蠣殻の再資源化に適している。

本発明の実施の形態の土壌改良材の製造方法では、牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、上水汚泥と、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物とをプレミックスした後、プラントに投入して、ゼオライトとバインダーとを混錬し、造粒することが好ましい。
混合造粒固化物は、一定の大きさに造粒してあることが好ましい。その場合、取り扱い、保存が容易となり、使用場所や使用方法の制限を受けにくくすることができる。
本発明の実施の形態の土壌改良材の製造方法では、牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、上水汚泥と、ゼオライトと、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物と、バインダーとの総重量に対し、１０〜４０重量％の水を混合することが好ましい。

本発明の実施の形態の土壌改良材およびその製造方法によれば、山土、山砂を用いずに、牡蠣殻および上水汚泥の有効利用を図ることができる。また、本発明に係る土壌改良材により、高い土壌改良効果を得ることができ、米などの農作物の収穫量の増加、根の成長、糖度の向上をもたらすことができる。

下記の表１に示すＮｏ.１〜１８の配合割合の、上水汚泥と、牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、ゼオライトと、バインダーと、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物（発酵菌）と、１７．５重量％の水とをそれぞれ混合し、造粒固化して、土壌改良材を製造した。Ｎｏ.９〜１３では、ゼオライトの代わりに山砂を使用した。
バインダーには、市販の高分子系セメント固化材（宇部三菱株式会社製、商品名「高炉Ｂ種他」）を使用した。このバインダーには、二酸化けい素24〜27重量部と、酸化アルミニウム8.0〜9.0重量部と、酸化第二鉄1.5〜2.0重量部と、酸化カルシウム50.0〜60.0重量部と、酸化マグネシウム3.0〜4.0重量部と、三酸化硫黄1.5〜2.5重量部とが含まれる。腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物（発酵菌）には、光合成細菌や、発酵型の乳酸菌、酵母などの細菌の集合体を含む市販品（販売元：株式会社ＥＭ生活、商品名「ＥＭ−１」）を用いた。なお、表１で、「％」は重量％を意味する。

表１のＮｏ.１〜１８の配合で製造した土壌改良材について、造粒状態を観察した。造粒状態は、粒径（固化状況）、多孔質性、初期アルカリ性発現状況、通気性、含有物状況から判断し、総合評価を行った。その結果を表２に示す。
表２で、◎は現時点で最良のもの、○は良好なもの、△は多少課題があるが使用可のもの、×は課題があり、使用工夫の必要があるものを示す。
表２の結果から、農地への施用にはＮｏ.１６が最適であった。

また、バインダーを変えて、同様に以下の表３に示すＮｏ.１〜１２の配合割合で土壌改良材を製造した。バインダーには、市販の高分子系中性固化材（テクニカ合同株式会社製、商品名「エコポリマー」）を使用した。このバインダーには、酸化カルシウム35〜80重量部と、酸化マグネシウム15〜30重量部とが含まれる。

表３のＮｏ.１〜１２の配合で製造した土壌改良材について、造粒状態を観察した。造粒状態は、粒径（固化状況）、多孔質性、初期アルカリ性発現状況、通気性、含有物状況、強（硬）度から判断し、総合評価を行った。その結果を表４に示す。
表４で、◎は現時点で最良のもの、○は良好なもの、△は多少課題があるが使用可のもの、×は課題があり、使用工夫の必要があるものを示す。
表４の結果から、農地への施用にはＮｏ.１が最適であった。また、果菜等畑作にはＮｏ.５が、花卉等栽培にはＮｏ.８が最適であった。

実施例１の表１のＮｏ.１６の配合の土壌改良材を施用した圃場と非施用圃場とで稲を生育し、生育状況の比較試験を行った。試験は、平成29年5月から10月にかけて、宮城県登米市中田町浅水の日当たりの良い場所で行った。圃場は、それぞれ広さ992平方メートル（一反歩）であった。施用圃場、非施用圃場の深さ12〜15ｃｍまでの表層に土壌改良材500kg〜600kgをロータリー耕起で混合して準備した。その施用圃場と非施用圃場とにササニシキの苗を植え、土壌改良材の有無以外は同様の条件で生育させた。
その結果を図１〜図３に示す。

図１に示すとおり、施用圃場（Ａ）では、非施用圃場（Ｂ）に比べて米の収穫量が大きく増加した。また、図２に示すとおり、施用圃場（Ａ）では、非施用圃場（Ｂ）に比べて稲の根の長さが長く、生育状況が良好であった。また、図３に示すとおり、施用圃場（Ｂ）では、非施用圃場（Ａ）に比べて、収穫された米の糖度が高かった。
これらの結果から、本実施例の土壌改良材は、圃場への施用により、米の収穫量の増加、根の成長、糖度の向上をもたらすことが確認できた。

Claims

牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、上水汚泥と、ゼオライトと、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物と、バインダーとの混合造粒固化物から成ることを、特徴とする土壌改良材。
前記粉砕粉末15〜35重量部と、前記上水汚泥50〜70重量部と、前記ゼオライト5〜15重量部と、前記微生物0.02〜0.05重量部と、前記バインダー5〜10重量部とを含むことを、特徴とする請求項１記載の土壌改良材。
前記バインダーはセメント系結合材から成り、二酸化けい素24〜27重量部と、酸化アルミニウム8.0〜9.0重量部と、酸化第二鉄1.5〜2.0重量部と、酸化カルシウム50.0〜60.0重量部と、酸化マグネシウム3.0〜4.0重量部と、三酸化硫黄1.5〜2.5重量部とを含むことを、特徴とする請求項２記載の土壌改良材。
前記バインダーは高分子系中性固化材から成り、酸化カルシウム35〜80重量部と、酸化マグネシウム15〜30重量部とを含むことを、特徴とする請求項２記載の土壌改良材。
牡蠣殻の除塩された粉砕粉末と、上水汚泥と、ゼオライトと、腐敗生成物を発酵させて分解する機能を有する微生物と、バインダーと、水とを混合し、造粒固化することを、特徴とする土壌改良材の製造方法。