JP2023176981A - Nutrient supply material using methane fermentation digested liquid and seashell - Google Patents

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聡 浅岡
Satoshi Asaoka
雄也 美野
Yuya Mino
一高 井原
Kazutaka Ihara
弦 吉田
Gen Yoshida
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Kobe University NUC
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Abstract

To provide a nutrient supply material capable of effectively using a methane fermentation digested liquid and seashells, stably eluting nutrient components to an oligotrophic water area while securing necessary and sufficient strength, and controlling the elution strength.SOLUTION: A nutrient supply material includes a methane fermentation digested liquid or a concentrate thereof and seashells. Furthermore, the nutrient includes at least one kind selected from a group consisting of nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、メタン発酵消化液及び貝殻を利用した栄養分供給資材に関する。 The present invention relates to a nutrient supply material using methane-fermented digestive fluid and shells.

日本国内で1年間に発生する畜産廃棄物の量は約8000万トン(2020年、農林水産省)であり、食品廃棄物の量は約2500万トン(2018年度、環境省)である。これら畜産廃棄物及び食品廃棄物は、両方ともに非常に発生量が大きいことが問題となっている。具体的には、近年、カーボンニュートラル及びSDGs(Sustainable Development Goals)の観点からバイオマスの資源循環が重要視され、例えば、畜産廃棄物又は食品廃棄物から、バイオ燃料(メタン等のバイオガス)及び消化液(液肥)の両方が得られ、かつ、臭気も低減できることからメタン発酵によるバイオガス発電が脚光を浴びている。 The amount of livestock waste generated per year in Japan is approximately 80 million tons (2020, Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries), and the amount of food waste is approximately 25 million tons (2018, Ministry of the Environment). The problem is that both livestock waste and food waste are produced in extremely large quantities. Specifically, in recent years, the recycling of biomass resources has become important from the perspective of carbon neutrality and SDGs (Sustainable Development Goals). Biogas power generation using methane fermentation is attracting attention because it can produce both liquid (liquid fertilizer) and reduce odor.

メタン発酵プラントで副生する消化液(以下、メタン発酵消化液という。)は、これまで畑に散布して液肥として農地還元することが行われてきた。
しかしながら、メタン発酵消化液が農地に施用されるのは、主に栽培が開始される前の春だけであり、また、近年の農地面積の縮小により、農地が受け入れ可能な消化液量にも限界があった。春以外の季節はメタン発酵消化液の供給過剰が生じ、排水処理されてきた。
また、メタン発酵消化液の排水処理の方法として、例えば、メタン発酵消化液に凝集剤を添加して固液分離し、生じた液体分について活性汚泥処理等を行う方法が挙げられる(特許文献1)。このような排水処理を行うためには、余分な設備及びコストがかかり、さらに排水処理にかかる電力消費が大きく、エネルギー収支が合わないという問題があった。
したがって、メタン発酵によるバイオガス発電と陸域バイオマスの安定的な処理とを両立させるためには、一年を通して有効利用が可能な新たなメタン発酵消化液の利活用先の開拓が求められている。
Digestive fluid produced as a by-product in methane fermentation plants (hereinafter referred to as methane fermentation digestive fluid) has so far been sprayed on fields and returned to farmland as liquid fertilizer.
However, methane-fermented digestive fluid is only applied to farmland in the spring, before cultivation begins, and due to recent reductions in farmland area, there is a limit to the amount of digestive fluid that farmland can accept. was there. During seasons other than spring, there is an oversupply of methane-fermenting digestive fluid, which has been treated as wastewater.
Further, as a method for treating wastewater of methane-fermented digestive juice, for example, there is a method in which a flocculant is added to the methane-fermented digestive liquid to perform solid-liquid separation, and the resulting liquid is subjected to activated sludge treatment, etc. (Patent Document 1) ). In order to perform such wastewater treatment, extra equipment and costs are required, and furthermore, the power consumption required for wastewater treatment is large, and there is a problem that the energy balance is not balanced.
Therefore, in order to achieve both biogas power generation through methane fermentation and stable processing of terrestrial biomass, there is a need to develop new uses for methane fermentation digestive fluid that can be used effectively throughout the year. .

また、カキ養殖に伴って発生するカキ殻は、全国で年間約16万トンと推定される(1998年度、国土交通省)。カキ殻は、以前はニワトリの飼料等に利活用されていたが、近年ではカルシウム系の化学合成飼料に置き換わっている。よって、カキ殻等の貝殻の処理もまた、世界各国において喫緊の課題となっている。 Additionally, the amount of oyster shells generated during oyster farming is estimated to be approximately 160,000 tons annually nationwide (Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, 1998). Oyster shells were previously used as chicken feed, but in recent years they have been replaced by calcium-based chemically synthesized feed. Therefore, the disposal of shells such as oyster shells has also become an urgent issue in countries around the world.

さらに、高度経済成長期以降、沿岸域において富栄養化による赤潮の発生件数が増加していたが、排水規制が強化されたことで、近年ではその件数は減少し、水質は改善された。
その一方で、ダム建設による河川からの栄養塩負荷量の減少、沿岸地開発による地形変化等によって、貧栄養化(海水中の栄養塩が減少)が進行し、かえって漁業生産の低下、藻場の減少等の問題が発生している。沿岸域への栄養塩を供給する技術として、下水処理場の緩和運転、海洋へ栄養塩を添加した後に周囲を囲い込む等が検討されているが、栄養塩が拡散するため十分な効果が得られていない。
そこで、貧栄養化が進行した沿岸域等に、栄養塩を安定的に供給できる栄養分供給資材の開発が切望されている。
Furthermore, since the period of high economic growth, the number of occurrences of red tide due to eutrophication has increased in coastal areas, but as drainage regulations have been tightened, the number has decreased in recent years and water quality has improved.
On the other hand, due to a decrease in nutrient loads from rivers due to dam construction and topographical changes due to coastal land development, oligotrophication (decreased nutrient salts in seawater) is progressing, resulting in a decline in fisheries production and seaweed beds. Problems such as a decrease in As techniques for supplying nutrients to coastal areas, mitigation operations at sewage treatment plants and enclosing the surrounding area after adding nutrients to the ocean are being considered, but these methods have not been sufficiently effective because the nutrients diffuse. It has not been done.
Therefore, there is a strong need for the development of nutrient supply materials that can stably supply nutrients to coastal areas where oligotrophic conditions have progressed.

特開2004-290921号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-290921

本発明は、メタン発酵消化液と、貝殻とを有効利用できる栄養分供給資材を提供することを目的とする。
また、本発明は、貧栄養化された水域に、必要十分な強度を確保しながら安定的に栄養分を溶出でき、かつ、その溶出速度を制御することができる栄養分供給資材を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a nutrient supply material that can effectively utilize methane-fermented digestive fluid and shells.
Another object of the present invention is to provide a nutrient supply material that can stably elute nutrients into oligotrophic waters while ensuring necessary and sufficient strength, and that can control the elution rate. shall be.

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、メタン発酵消化液又はその濃縮物と貝殻粉とを原料として用い、これらを混合して固化させた栄養分供給資材を海水中に浸漬すると、微細藻類の生育に必要な栄養塩を徐放的に溶出させることを見出した。本発明は、このような知見に基づき完成されたものである。 As a result of extensive research in order to solve the above problems, the present inventors have discovered that using methane-fermented digestive fluid or its concentrate and shell powder as raw materials, a nutrient-supplying material made by mixing and solidifying these is used in sea water. It was discovered that when immersed in the liquid, nutrients necessary for the growth of microalgae are released in a sustained manner. The present invention was completed based on such knowledge.

すなわち、本発明は、以下のとおりである。
項1.
メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び、貝殻を含有する栄養分供給資材。
項2.
前記栄養分が、窒素(N)、リン(P)及びケイ素(Si)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、項1に記載の栄養分供給資材。
項3.
前記栄養分が窒素であり、前記窒素の溶出が、アンモニア態窒素として0.02~50mg-N/gに制御された、項1又は2に記載の栄養分供給資材。
項4.
前記栄養分が窒素であり、前記窒素の溶出が、亜硝酸態窒素として0.00001~50mg-N/gに制御された、項1~3のいずれか一項に記載の栄養分供給資材。
項5.
前記栄養分が窒素であり、前記窒素の溶出が、硝酸態窒素として0.02~50mg-N/gに制御された、項1~4のいずれか一項に記載の栄養分供給資材。
項6.
前記栄養分がリンであり、前記リンの溶出が、リン酸態リンとして0.0085~7.7mg-P/gに制御された、項1~5のいずれか一項に記載の栄養分供給資材。
項7.
前記栄養分がケイ素であり、前記ケイ素の溶出が、ケイ酸態ケイ素として0.01~225mg-Si/gに制御された、項1~6のいずれか一項に記載の栄養分供給資材。
項8.
圧縮強度が、15~90mN/mmである、項1~7のいずれか一項に記載の栄養分供給資材。
項9.
前記メタン発酵消化液に対する前記貝殻の添加量が、7.5~33.5%である、項1~8のいずれか一項に記載の栄養分供給資材。
項10.
前記貝殻が、カキ殻である、項1~9のいずれか一項に記載の栄養分供給資材。
項11.
原料として少なくともメタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を配合してなる栄養分供給資材。
項12.
メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を含有する栄養分供給資材を含む、藻類増殖促進材。
項13.
原料として少なくともメタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を配合してなる栄養分供給資材を含む、藻類増殖促進材。
項14.
メタン発酵消化液又はその濃縮物及び貝殻を混合し、混合物を得る工程、並びに
前記混合物を乾燥する工程を備える、メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を含有する栄養分供給資材の製造方法。
項15.
項14に記載の製造方法によって得られた栄養分供給資材。
項16.
メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を含有する栄養分供給資材を含む、藻類の増殖速度制御材。
項17.
原料として少なくともメタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を配合してなる栄養分供給資材を含む、藻類の増殖速度制御材。
項18.
メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び、貝殻を混合する工程、及び
得られた混合物を乾燥する工程を備える、メタン発酵消化液及び貝殻の有効利用方法。
項19.
原料として少なくともメタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を配合してなる栄養分供給資材を養殖生け簀に配置する工程を備える、魚介類の生育方法。
項20.
原料として少なくともメタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を配合してなる栄養分供給資材を養殖筏に配置する工程を備える、貝類の養殖方法。
項21.
メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を含有する栄養分供給資材を、植物に施用する方法。
項22.
原料として少なくともメタン発酵消化液及び貝殻を配合してなる栄養分供給資材を、植物に施用する方法。
項23.
メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を含有する栄養分供給資材を、植物若しくは植物の生育する土壌又は培養液に使用する工程を備える、植物の生育方法。
項24.
原料として少なくともメタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を配合してなる栄養分供給資材を、植物若しくは植物の生育する土壌又は培養液に使用する工程を備える、植物の生育方法。
項25.
メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を含有する栄養分供給資材を植物工場に配置する工程を備える、農作物の生育方法。
項26.
原料として少なくともメタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を配合してなる栄養分供給資材を植物工場に配置する工程を備える、農作物の生育方法。
That is, the present invention is as follows.
Item 1.
Nutrient supply material containing methane-fermented digestive fluid or its concentrate and shells.
Item 2.
Item 2. The nutrient supply material according to item 1, wherein the nutrient contains at least one selected from the group consisting of nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si).
Item 3.
Item 3. The nutrient supply material according to item 1 or 2, wherein the nutrient is nitrogen, and the elution of the nitrogen is controlled to 0.02 to 50 mg-N/g as ammonia nitrogen.
Item 4.
The nutrient supply material according to any one of Items 1 to 3, wherein the nutrient is nitrogen, and the elution of the nitrogen is controlled to 0.00001 to 50 mg-N/g as nitrite nitrogen.
Item 5.
The nutrient supply material according to any one of Items 1 to 4, wherein the nutrient is nitrogen, and the elution of the nitrogen is controlled to 0.02 to 50 mg-N/g as nitrate nitrogen.
Item 6.
The nutrient supply material according to any one of Items 1 to 5, wherein the nutrient is phosphorus, and the elution of the phosphorus is controlled to 0.0085 to 7.7 mg-P/g as phosphate phosphorus.
Section 7.
The nutrient supply material according to any one of Items 1 to 6, wherein the nutrient is silicon, and the elution of the silicon is controlled to 0.01 to 225 mg-Si/g as silicate silicon.
Section 8.
Item 8. The nutrient supply material according to any one of Items 1 to 7, which has a compressive strength of 15 to 90 mN/mm 2 .
Item 9.
The nutrient supply material according to any one of Items 1 to 8, wherein the amount of the shellfish added to the methane-fermented digestive juice is 7.5 to 33.5%.
Item 10.
The nutrient supply material according to any one of Items 1 to 9, wherein the shell is an oyster shell.
Item 11.
A nutrient supply material containing at least methane-fermented digestive juice or its concentrate and shells as raw materials.
Item 12.
An algae growth promoting material comprising a methane fermentation digestive juice or its concentrate and a nutrient supplying material containing shells.
Item 13.
An algae growth promoting material comprising at least a methane-fermented digestive juice or its concentrate and a nutrient-supplying material containing shells as raw materials.
Section 14.
A method for producing a nutrient-supplying material containing a methane-fermented digestive juice or a concentrate thereof and a seashell, comprising the steps of: mixing the methane-fermenting digestive liquid or its concentrate and the shells to obtain a mixture; and drying the mixture.
Item 15.
Item 15. A nutrient supply material obtained by the production method according to item 14.
Section 16.
A material for controlling the growth rate of algae, comprising a nutrient supply material containing methane-fermented digestive fluid or its concentrate, and shells.
Section 17.
A material for controlling the growth rate of algae, which contains a nutrient supply material containing at least methane-fermented digestive juice or its concentrate and shells as raw materials.
Section 18.
A method for effectively utilizing methane-fermented digestive fluid and shells, comprising the steps of mixing methane-fermented digestive fluid or its concentrate and shells, and drying the resulting mixture.
Item 19.
A method for growing fish and shellfish, comprising the step of arranging a nutrient supply material containing at least methane-fermented digestive juice or its concentrate and shells as raw materials in an aquaculture cage.
Section 20.
A method for cultivating shellfish, comprising the step of disposing in a culture raft a nutrient supply material containing at least methane-fermented digestive juice or its concentrate and shells as raw materials.
Section 21.
A method of applying a nutrient-supplying material containing methane-fermented digestive fluid or its concentrate and shells to plants.
Section 22.
A method of applying to plants a nutrient supplying material containing at least methane-fermented digestive juice and shells as raw materials.
Section 23.
A method for growing a plant, comprising the step of using a nutrient supply material containing a methane-fermented digestive juice or its concentrate and a shell to a plant or soil or culture solution in which the plant grows.
Section 24.
A method for growing a plant, comprising the step of using a nutrient supply material containing at least methane-fermented digestive juice or its concentrate and shells as raw materials in a plant or the soil or culture solution in which the plant grows.
Section 25.
A method for growing agricultural products, comprising the step of arranging a nutrient supply material containing methane-fermented digestive fluid or its concentrate and shells in a plant factory.
Section 26.
A method for growing agricultural products, comprising the step of arranging in a plant factory a nutrient supply material containing at least methane-fermented digestive juice or its concentrate and shells as raw materials.

なお、本発明のうち、製造工程で規定された栄養分供給資材は、現時点で、どのような成分までが含まれているか、又は、その構造がどのようなものであるか、その全てを特定することが不可能又はおよそ実際的ではない程度に困難であるため、プロダクトバイプロセスクレームによって記載している。 Furthermore, in the present invention, it is necessary to specify all of the ingredients and structure of the nutrient supply materials specified in the manufacturing process at present. Because it is impossible or impractically difficult to do so, it is described in terms of product-by-process claims.

本発明の栄養分供給資材によれば、メタン発酵消化液と貝殻とを有効利用できる上、貧栄養化された水域に、必要十分な強度を確保しながら安定的に栄養分を溶出でき、かつ、その溶出速度を制御することができる。よって、本発明の栄養分供給資材を海水中に浸漬させることで、藻類の増殖が促進されて貧栄養化海域が肥沃化され、ひいては漁業生産量の回復を図ることができる。 According to the nutrient supply material of the present invention, it is possible to effectively utilize methane-fermented digestive juices and shells, and also to stably elute nutrients into oligotrophic waters while ensuring necessary and sufficient strength. Elution rate can be controlled. Therefore, by immersing the nutrient-supplying material of the present invention in seawater, the growth of algae is promoted, oligotrophic sea areas are fertilized, and fisheries production can be restored.

図1は、メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、栄養分供給資材の圧縮強度との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of seashells added to the methane-fermented digestive fluid and the compressive strength of the nutrient supply material. 図2は、メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、貝殻由来の炭酸カルシウム(カルサイト)(記号□)と、栄養分供給資材のケイ酸カルシウム(記号●)との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of shells added to the methane-fermented digestive fluid, calcium carbonate (calcite) derived from shells (symbol □), and calcium silicate (symbol ●) as a nutrient supply material. 図3は、メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、栄養分供給資材のリン酸態リン溶出量との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of seashells added to the methane-fermented digestive fluid and the amount of phosphate phosphorus eluted from the nutrient supply material. 図4は、メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、栄養分供給資材のアンモニア態窒素溶出量との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of shells added to the methane-fermented digestive fluid and the amount of ammonia nitrogen eluted from the nutrient supply material. 図5は、メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、栄養分供給資材の亜硝酸態窒素溶出量との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of shells added to the methane-fermented digestive fluid and the amount of nitrite nitrogen eluted from the nutrient supply material. 図6は、メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、栄養分供給資材の硝酸態窒素溶出量との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of shells added to the methane-fermented digestive fluid and the amount of nitrate nitrogen eluted from the nutrient supply material. 図7は、メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、栄養分供給資材のケイ酸態ケイ素溶出量との関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amount of shells added to the methane-fermented digestive fluid and the amount of silicic acid eluted from the nutrient supply material. 図8は、貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材から溶出するリン酸態リンの溶出量の経日変化を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the change over time in the amount of phosphate phosphorus eluted from the nutrient supply material in which the amount of added seashells is 10%. 図9は、貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材から溶出するアンモニア態窒素の溶出量の経日変化を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing changes over time in the amount of ammonia nitrogen eluted from the nutrient supply material in which the amount of added seashells is 10%. 図10は、貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材から溶出する亜硝酸態窒素の溶出量の経日変化を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the change over time in the amount of nitrite nitrogen eluted from the nutrient supply material in which the amount of added seashells is 10%. 図11は、貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材から溶出する硝酸態窒素の溶出量の経日変化を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the change over time in the amount of nitrate nitrogen eluted from the nutrient supply material in which the amount of added seashells is 10%. 図12は、貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材から溶出するケイ酸態ケイ素の溶出量の経日変化を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the change over time in the amount of silicic acid eluted from the nutrient supply material in which the amount of added seashells is 10%. 図13は、貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材を添加した自然海水、及び無添加の自然海水におけるクロロフィルa濃度の経日変化を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing daily changes in chlorophyll-a concentration in natural seawater to which a nutrient-supplying material having a shell content of 10% is added, and in natural seawater without additives. 図14は、栄養分供給資材の貝殻の添加量とスケレトネマの比増殖速度との関係を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the relationship between the amount of shells added as a nutrient supply material and the specific growth rate of Skeletonema. 図15は、栄養分供給資材の海水への添加量とリン酸態リン濃度とスケレトネマの比増殖速度との関係を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the relationship between the amount of nutrient supply material added to seawater, the phosphate phosphorus concentration, and the specific growth rate of Skeletonema. 図16は、各試験区のアンモニア態窒素濃度の経日変化を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing daily changes in ammonia nitrogen concentration in each test section. 図17は、各試験区のリン酸態リン濃度の経日変化を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing daily changes in phosphate phosphorus concentration in each test section. 図18は、各試験区のケイ酸態ケイ素濃度の経日変化を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing daily changes in silicate silicon concentration in each test section. 図19は、各試験区のクロロフィルa濃度の経日変化を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing daily changes in chlorophyll a concentration in each test section. 図20は、実施例区2及び比較例区2のカキ重量ベースの相対成長率を示すグラフである。FIG. 20 is a graph showing relative growth rates based on oyster weight in Example Section 2 and Comparative Example Section 2. 図21は、実施例区2及び比較例区2のカキ殻の高さの相対成長率を示すグラフである。FIG. 21 is a graph showing the relative growth rate of oyster shell height in Example Section 2 and Comparative Example Section 2.

栄養分供給資材
本発明の栄養分供給資材は、メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を含んでいる。なお、本発明の栄養分供給資材は、原料として少なくともメタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を配合することができる。
本発明の栄養分供給資材は、栄養分を供給(放出)する材料を意味する。前記栄養分は、窒素(N)、リン(P)及びケイ素(Si)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。
本発明の栄養分供給資材は、天然素材であるメタン発酵消化液と、天然素材である貝殻とを原料として使用しており、環境に優しい栄養分供給資材といえる。これにより、従来大部分が廃棄処理されていたメタン発酵消化液、及び貝殻を、有効利用することができる。
Nutrient Supply Material The nutrient supply material of the present invention contains methane-fermented digestive fluid or its concentrate, and shells. The nutrient supply material of the present invention may contain at least methane-fermented digestive juice or its concentrate and shells as raw materials.
The nutrient-supplying material of the present invention refers to a material that supplies (releases) nutrients. The nutrients include at least one selected from the group consisting of nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si).
The nutrient supply material of the present invention uses methane-fermented digestive fluid, which is a natural material, and shells, which are natural materials, as raw materials, and can be said to be an environmentally friendly nutrient supply material. This makes it possible to effectively utilize methane-fermented digestive fluid and shells, which have conventionally been mostly discarded.

メタン発酵消化液又はその濃縮物
本発明の栄養分供給資材には、原料としてメタン発酵消化液又はその濃縮物が使用される。本発明において、「メタン発酵消化液」とは、家畜排泄物、食品加工残渣、食品の製造過程で生じる不良品、残飯、廃食用油、生ごみ、規格外タマネギ、トマト茎等の農産物非食部、し尿、家庭用浄化槽汚泥等を原料として、バイオガスプラント(BGP:Bio Gas Plant)でメタン発酵処理された後に得られた残渣をいう。メタン発酵消化液は、メタン発酵汚泥等ともいい、単に消化液と呼ばれることもある。
ここで、メタン発酵は、空気(酸素)に触れない状態で活動する微生物の働きで有機物を分解する方法であり、発酵によりメタンガスを発生するため、嫌気性発酵ともいう。例えば、家畜排泄物のメタン発酵では、嫌気性雰囲気下、嫌気性微生物(酸生成菌及びメタン生成菌)の作用により、家畜排泄物を含む被処理物中の有機物を分解し、メタンガスを含むバイオガスを生成させる。バイオガスは回収され、燃料等に利用される。バイオガスを回収した後に残る残渣が消化液である。
Methane-fermented digestive fluid or its concentrate The nutrient supply material of the present invention uses a methane-fermented digestive fluid or its concentrate as a raw material. In the present invention, "methane-fermented digestive fluid" refers to non-edible agricultural products such as livestock excrement, food processing residue, defective products generated in the food manufacturing process, leftover food, waste cooking oil, garbage, substandard onions, and tomato stems. It refers to the residue obtained after methane fermentation treatment in a biogas plant (BGP) using raw materials such as human waste, human waste, and household septic tank sludge. Methane-fermented digestive juice is also called methane-fermented sludge, or simply called digestive juice.
Here, methane fermentation is a method of decomposing organic matter using the action of microorganisms that are active without contact with air (oxygen), and is also called anaerobic fermentation because methane gas is generated through fermentation. For example, in methane fermentation of livestock excrement, in an anaerobic atmosphere, the action of anaerobic microorganisms (acid-producing bacteria and methanogens) decomposes organic matter in the material to be treated, including livestock excrement, and produces biomass containing methane gas. Generate gas. Biogas is recovered and used as fuel, etc. Digestion fluid is the residue that remains after biogas is collected.

その濃縮物(メタン発酵消化液の濃縮物)とは、上記メタン発酵消化液を濃縮させて得られたものを意味する。ここでいう濃縮物には、メタン発酵消化液を濃縮させたものであって、水分(水)が含まれるものだけでなく、水分を完全に蒸発させた乾燥物も含まれる。ここで、濃縮は、例えば、メタン発酵消化液を固体と液体とに分離し、液体分を減圧蒸留処理により濃縮する方法、メタン発酵消化液を膜で濃縮する方法(例えば、膜分離活性汚泥法(MBR)で濃縮する方法等)、肥料としての成分が変わらないように低温で水分を蒸発させて濃縮する方法等で行うことができる。乾燥させる場合は、自然乾燥、又は、装置を用いて強制的に乾燥させる強制乾燥であってもよい。強制乾燥の方法としては、例えば、加熱、凍結乾燥、送風、熱風等による乾燥方法が挙げられる。 The concentrate (concentrate of methane-fermented digestive juice) means what is obtained by concentrating the above-mentioned methane-fermented digestive juice. The term "concentrate" as used herein includes not only concentrated methane-fermented digestive juices that contain moisture (water), but also dry products in which the moisture has been completely evaporated. Here, concentration includes, for example, a method of separating the methane-fermented digestive juice into solid and liquid and concentrating the liquid part by vacuum distillation, a method of concentrating the methane-fermented digestive liquid with a membrane (e.g., membrane separation activated sludge method). (MBR), etc.), or by evaporating water at low temperatures to concentrate so that the fertilizer components remain unchanged. When drying, natural drying or forced drying using a device may be used. Examples of forced drying methods include drying methods using heating, freeze drying, blowing air, hot air, and the like.

メタン発酵消化液は、原料の大量確保が容易である観点から、家畜排泄物(例えば、牛ふん、豚ふん、鶏ふん、馬ふん等)由来のものが好ましい。 The methane-fermented digestive juice is preferably derived from livestock excrement (eg, cow dung, pig dung, chicken dung, horse dung, etc.) from the viewpoint of easy availability of a large amount of raw material.

メタン発酵消化液は、固形分を2~15%程度含むスラリーを用いることができる。なお、固形分の量は、使用する原料によって多少変動する。メタン発酵消化液には、栄養分、メタン生成菌、メタン生成菌以外の菌、セルロース繊維等の不溶性有機物(Suspended Solid(SS))等が含まれている。 As the methane fermentation digestive juice, a slurry containing about 2 to 15% solids can be used. Note that the amount of solid content varies somewhat depending on the raw materials used. The methane-fermented digestive fluid contains nutrients, methanogenic bacteria, bacteria other than methanogenic bacteria, and suspended solids (SS) such as cellulose fibers.

「栄養分」とは、海水中であれば、藻類、例えば、大型藻類又は微細藻類、特に植物プランクトン又は付着性の微細藻類(以下、単に「藻類」という。)が増殖するために必要な栄養分(栄養塩、栄養塩類、栄養源、又は栄養素ともいう。)を意味しており、陸上であれば、農作物の生育に要求される肥料成分を意味している。
栄養分は、窒素(N)、リン(P)及びケイ素(Si)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいればよく、窒素(N)、リン(P)及びケイ素(Si)の3元素が含まれることが好ましい。
"Nutrient" means, in seawater, nutrients necessary for the growth of algae, such as macroalgae or microalgae, especially phytoplankton or sessile microalgae (hereinafter simply referred to as "algae"). (Also referred to as nutrient salts, nutrient salts, nutrient sources, or nutrients.) On land, it refers to fertilizer components required for the growth of agricultural crops.
The nutrients need only contain at least one element selected from the group consisting of nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si), and the three elements nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si). is preferably included.

栄養分は、海水中であれば、上記窒素(N)、リン(P)及びケイ素(Si)に加えて、鉄(Fe)等を含むことができる。
ここで、窒素(N)として、具体的には、アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素、有機態窒素、アンモニウムイオン、アンモニア、亜硝酸イオン、硝酸イオン等が挙げられる。
リン(P)として、具体的には、リン酸、リン酸態リン(オルトリン酸)、リン酸イオン、有機態リン等が挙げられる。
ケイ素(Si)として、具体的には、ケイ酸塩、ケイ酸態ケイ素、ケイ酸イオン等が挙げられる。
陸上であれば、上記窒素(N)、リン(P)及びケイ素(Si)に加えて、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)等の成分を含むことができる。
If the nutrients are in seawater, they can include iron (Fe) and the like in addition to the nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si) mentioned above.
Here, specific examples of nitrogen (N) include ammonia nitrogen, nitrite nitrogen, nitrate nitrogen, organic nitrogen, ammonium ions, ammonia, nitrite ions, nitrate ions, and the like.
Specific examples of phosphorus (P) include phosphoric acid, phosphate phosphorus (orthophosphoric acid), phosphate ion, organic phosphorus, and the like.
Specific examples of silicon (Si) include silicates, silicon silicates, silicate ions, and the like.
On land, in addition to the above nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), copper (Cu), zinc (Zn), etc. can contain ingredients.

メタン生成菌は、メタン菌とも呼ばれ、有機性廃棄物から中間生成物を経てメタンを生成する能力を有する微生物を含むものであれば特に限定されない。 Methanogenic bacteria, also called methanogens, are not particularly limited as long as they include microorganisms that have the ability to generate methane from organic waste through intermediate products.

また、本発明において「メタン生成菌以外の菌」は、酸生成菌を意味しているが、酸生成能力をもたない菌を含んでいてもよい。
各微生物の一例として、酸生成菌群はクロストリジウム・ビフェルメンタス(Clostridium bifermentas)等のクロストリジウム(Clostridium)属等が挙げられ、メタン生成菌はメタノサルキナ・バルケリ(Methanosarcina barkeri)等のメタノサルキナ(メタノサルシナ)(Methanosarcina)属、メタノトリクス(Methanothrix)(メタノサエタ(Methanosaeta))属等が挙げられる。
Furthermore, in the present invention, "bacteria other than methane-producing bacteria" means acid-producing bacteria, but may include bacteria that do not have acid-producing ability.
Examples of each type of microorganism include acid-producing bacteria such as Clostridium genus such as Clostridium bifermentas, and methanogens such as Methanosarcina barkeri (Methanosarcina barkeri). Examples include the genus Methanosarcina, the genus Methanothrix (Methanosaeta), and the like.

セルロース繊維は、家畜が植物(例えば、稲わら、麦わら、おがくずの乾燥有機物;草等)を食べて、糞として得られたものを由来としている。 Cellulose fibers originate from livestock that eats plants (for example, dried organic matter such as rice straw, wheat straw, and sawdust; grass, etc.) and obtains them as feces.

貝殻
本発明の栄養分供給資材には、原料として貝殻が使用される。貝殻は、カルシウムを含むものであれば特に制限はなく、例えば、カキ、ホタテ、アサリ、シジミ、ハマグリ、赤貝、アワビ、ムール貝、アコヤガイ等の二枚貝の貝殻;サザエ等の巻貝の貝殻が挙げられる。
貝殻は、メタン発酵消化液又はその濃縮物を含む栄養分供給資材の形態を固体にするためのバインダーとしての機能を有している。また、貝殻は、メタン発酵消化液又はその濃縮物の悪臭を低減させる効果も有している。
中でも、カキ殻及びホタテの貝殻は、大量に、かつ安価に得られることから好ましい。また、貝殻を有効利用することで、貝殻の廃棄量を減らすことができる。
特に、カキ殻は、多孔質性が高く、かつ、調湿性が高く、カルシウム及びマグネシウムを含むことから、メタン発酵消化液又はその濃縮物中に含まれるケイ素成分と反応させてセメント水和反応を誘発させて固化しやすくなることから好ましい。
Shells Seashells are used as raw materials for the nutrient supply material of the present invention. The shell is not particularly limited as long as it contains calcium, and examples include shells of bivalves such as oysters, scallops, clams, freshwater clams, clams, red shells, abalones, mussels, and pearl oysters; and shells of snails such as turban shells.
The shell functions as a binder to solidify the nutrient-supplying material containing the methane-fermented digestive fluid or its concentrate. In addition, shells also have the effect of reducing the bad odor of methane-fermented digestive juices or their concentrates.
Among these, oyster shells and scallop shells are preferred because they can be obtained in large quantities and at low cost. In addition, by using shells effectively, the amount of discarded shells can be reduced.
In particular, oyster shells are highly porous, have high humidity control properties, and contain calcium and magnesium, so they can be reacted with silicon components contained in methane-fermented digestive juices or their concentrates to induce cement hydration reactions. This is preferable because it induces solidification easily.

貝殻は、海中で炭酸ガスとカルシウムイオンとで合成された高純度の炭酸カルシウムが含まれている。例えば、カキは、水中でタンパク質と石灰との結合したものを体外に分泌すると、そのうち石灰分が水中の炭酸ガスと化合して、炭酸石灰の結晶からなるカキ殻が合成されることから、カキ殻には、炭酸カルシウム、タンパク質等が含まれている。 Seashells contain highly pure calcium carbonate, which is synthesized from carbon dioxide gas and calcium ions in the sea. For example, when an oyster secretes a combination of protein and lime in water, the lime content eventually combines with carbon dioxide gas in the water to synthesize an oyster shell made of carbonate lime crystals. The shell contains calcium carbonate, protein, etc.

本発明の栄養分供給資材は、原料として貝殻を含んでいればよい。貝殻を使用する際、その形状は特に限定されず、天然の貝殻をそのまま使用してもよく、又は、貝殻を破砕若しくは粉砕し、貝殻片、粉末状、粒状等の形態で使用してもよい。貝殻は、様々な形状のものを混合して使用することができ、少なくとも粉末状のもの(貝殻粉末)を含むことが、固まりやすさの点で好ましい。
また、本発明の栄養分供給資材は、原料として貝殻を含んでいればよいため、貝殻由来のカルシウム化合物(例えば、貝殻焼成カルシウム等)を用いることもできる。
The nutrient supply material of the present invention may contain shells as a raw material. When using seashells, the shape is not particularly limited; natural seashells may be used as they are, or the seashells may be crushed or crushed and used in the form of shell pieces, powder, granules, etc. . Shells of various shapes can be mixed and used, and it is preferable to include at least a powdered shell (shell powder) from the viewpoint of ease of hardening.
Moreover, since the nutrient supply material of the present invention only needs to contain shells as a raw material, calcium compounds derived from shells (for example, shell calcined calcium, etc.) can also be used.

例えば、粉末状の貝殻(貝殻粉末)を使用する場合、その平均粒子径としては、例えば、10mm以下、好ましくは5mm以下、より好ましくは3mm以下が挙げられ、下限としては、例えば、1nm以上、好ましくは10nm以上、より好ましくは100nm以上が挙げられる。なお、10mmを超える平均粒子径のものを使用する場合には、貝殻片、又は粒状の貝殻を使用すればよい。 For example, when using powdered seashells (shell powder), the average particle size thereof is, for example, 10 mm or less, preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, and the lower limit is, for example, 1 nm or more, Preferably it is 10 nm or more, more preferably 100 nm or more. In addition, when using particles having an average particle diameter exceeding 10 mm, shell pieces or granular shells may be used.

貝殻の配合量は、メタン発酵消化液又はその濃縮物を固化させることができる量であれば、特に限定されない。 The amount of seashells to be added is not particularly limited as long as it can solidify the methane-fermented digestive fluid or its concentrate.

例えば、メタン発酵消化液と貝殻とを配合する場合、前記メタン発酵消化液と前記貝殻とを、体積:質量で1:0.075~0.33の比率で配合することが好ましい。すなわち、メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量を下記式(1)で表す。
式(1):メタン発酵消化液の体積に対する貝殻の添加量を百分率で表した数値(%)=[貝殻の質量(g)/メタン発酵消化液の体積(mL)]×100
上記メタン発酵消化液の体積に対する貝殻の添加量を百分率で表した数値(%)を、以下、貝殻の「添加量(%)」ということもある。
貝殻の添加量は、通常7.5~33.5%であり、8~25%が好ましく、9~11%がより好ましい。
貝殻の添加量が7.5~33.5%とは、具体的には、メタン発酵消化液1mLに対して、貝殻を0.075~0.33g使用することを意味する。
For example, when blending methane-fermented digestive fluid and shells, the methane-fermented digestive fluid and shells are preferably blended in a volume:mass ratio of 1:0.075 to 0.33. That is, the amount of shells added to the methane-fermented digestive juice is expressed by the following formula (1).
Equation (1): Numerical value (%) expressing the amount of added shells to the volume of methane-fermented digestive juice as a percentage = [mass of shells (g) / volume of methane-fermented digestive juice (mL)] x 100
The numerical value (%) expressed as a percentage of the amount of shells added to the volume of the methane-fermented digestive fluid is hereinafter also referred to as the "addition amount (%)" of shells.
The amount of seashell added is usually 7.5 to 33.5%, preferably 8 to 25%, and more preferably 9 to 11%.
Specifically, the addition amount of shells of 7.5 to 33.5% means that 0.075 to 0.33 g of shells are used per 1 mL of methane-fermented digestive fluid.

例えば、メタン発酵消化液の濃縮物と貝殻とを配合する場合、前記メタン発酵消化液の濃縮液と前記貝殻とを、体積:質量で1:0.075~3.3の比率で配合することが好ましい。メタン発酵消化液の濃縮物の体積に対する貝殻の添加量を百分率で表した数値(%)(貝殻の添加量(%))は、7.5~330%であり、8~250%が好ましく、10~100%がより好ましい。
貝殻の添加量が7.5~330%とは、具体的には、メタン発酵消化液の濃縮液1mLに対して、貝殻を0.075~3.3g使用することを意味する。
For example, when blending a concentrate of methane-fermented digestive juice and shells, the concentrate of methane-fermented digestive juice and the shells may be blended in a volume:mass ratio of 1:0.075 to 3.3. is preferred. The numerical value (%) expressed as a percentage of the amount of seashells added to the volume of the concentrate of methane fermentation digestive juice (the amount of seashells added (%)) is 7.5 to 330%, preferably 8 to 250%, More preferably 10% to 100%.
Specifically, the addition amount of shells of 7.5 to 330% means that 0.075 to 3.3 g of shells are used per 1 mL of concentrated methane fermentation digestive fluid.

本発明の栄養分供給資材は、メタン発酵消化液又はその濃縮物及び貝殻以外の他の原料を配合することができる。このような他の原料として、例えば、リグニン、石英砂、セルロース、ベントナイト等が挙げられる。これらの他の原料を配合することで、より強度の高い栄養分供給資材を得ることができる。 The nutrient supply material of the present invention may contain other raw materials other than methane-fermented digestive fluid or its concentrate and shells. Examples of such other raw materials include lignin, quartz sand, cellulose, bentonite, and the like. By blending these other raw materials, a stronger nutrient supplying material can be obtained.

本発明の栄養分供給資材の製造方法
本発明の栄養分供給資材の製造方法としては、特に限定はなく、例えば、貝殻と、メタン発酵消化液又はその濃縮物とを混合する工程(以下、「混合工程」という。)、得られた混合物を乾燥する工程(以下、「乾燥工程」という。)等を備えている。メタン発酵消化液の濃縮物に含まれる水分が少なく、乾燥物に近い又は乾燥物である場合には、さらに、水分付与工程等を備えていてもよい。水の量としては、貝殻の質量と同程度の量であればよい。
Method for producing the nutrient supply material of the present invention The method for producing the nutrient supply material of the present invention is not particularly limited. ), a step of drying the obtained mixture (hereinafter referred to as "drying step"), etc. If the methane-fermented digestive juice concentrate contains little water and is close to or dry, it may further include a step of adding moisture. The amount of water may be approximately the same as the mass of the shell.

混合工程としては、特に限定はなく、(1)貝殻の全量とメタン発酵消化液又はその濃縮物の全量とを最初から一気に撹拌混合する方法、(2)貝殻にメタン発酵消化液又はその濃縮物を徐々に加えて撹拌混合する方法、(3)メタン発酵消化液又はその濃縮物に貝殻を徐々に加えて撹拌混合する方法、(4)貝殻と、メタン発酵消化液を半乾燥させたペースト状の濃縮物とを撹拌混合する方法等が挙げられる。
メタン発酵消化液又はその濃縮物と貝殻とを混合することにより、メタン発酵消化液又はその濃縮物中のケイ酸と貝殻中のカルシウムが反応してケイ酸カルシウムが生成することで固化する。
貝殻としては、少なくとも粉末状のもの(貝殻粉末)を使用することが、固まりやすさの点で好ましい。なお、混合工程中に、貝殻を粉砕することも可能である。
また、混合工程中に、栄養分、貝殻又は貝殻粉等を追加してもよい。
The mixing process is not particularly limited; (1) a method of stirring and mixing the entire amount of shells and the entire amount of methane-fermented digestive juice or its concentrate from the beginning; (2) a method of mixing the whole amount of shells with methane-fermented digestive juice or its concentrate; (2) adding methane-fermented digestive juice or its concentrate to the shells (3) A method of gradually adding seashells to methane-fermented digestive juice or its concentrate and stirring and mixing; (4) A semi-dried paste of seashells and methane-fermented digestive liquid. Examples include a method of stirring and mixing with a concentrate of
By mixing the methane-fermented digestive fluid or its concentrate with the shell, the silicic acid in the methane-fermented digestive fluid or its concentrate reacts with the calcium in the shell to produce calcium silicate, which solidifies.
As the shell, it is preferable to use at least a powdered shell (shell powder) from the viewpoint of ease of hardening. Note that it is also possible to crush the shells during the mixing process.
Additionally, nutrients, shells, shell powder, etc. may be added during the mixing process.

乾燥工程としては、特に限定はなく、例えば、加熱乾燥、真空乾燥等が挙げられる。 The drying process is not particularly limited, and examples include heat drying, vacuum drying, and the like.

加熱乾燥の温度としては、通常、30℃~100℃であり、好ましくは35℃~70℃、より好ましくは40℃~50℃である。
加熱乾燥の時間としては、水分が蒸発すれば特に限定はなく、通常、1~168時間であり、好ましくは1~120時間、より好ましくは24~72時間である。
The temperature for heat drying is usually 30°C to 100°C, preferably 35°C to 70°C, more preferably 40°C to 50°C.
The heating drying time is not particularly limited as long as water evaporates, and is usually 1 to 168 hours, preferably 1 to 120 hours, and more preferably 24 to 72 hours.

真空乾燥の方法としては、特に限定はなく、例えば、真空赤外線(IR)乾燥、凍結乾燥、真空乾燥機等を用いることができる。
真空度としては、特に限定はなく、例えば、0~90kPaの減圧条件下が挙げられる。
真空乾燥の温度としては、通常、0℃~100℃であり、好ましくは35℃~70℃、より好ましくは40℃~50℃である。凍結乾燥では通常-80℃~-30℃であり、好ましくは-60℃~-30℃、より好ましくは-50℃~-40℃である。
真空乾燥の時間としては、水分が蒸発すれば特に限定はなく、通常、1~168時間であり、好ましくは1~120時間、より好ましくは24~72時間である。
The method of vacuum drying is not particularly limited, and for example, vacuum infrared (IR) drying, freeze drying, vacuum drying, etc. can be used.
The degree of vacuum is not particularly limited, and includes, for example, a reduced pressure condition of 0 to 90 kPa.
The temperature for vacuum drying is usually 0°C to 100°C, preferably 35°C to 70°C, more preferably 40°C to 50°C. In freeze-drying, the temperature is usually -80°C to -30°C, preferably -60°C to -30°C, more preferably -50°C to -40°C.
The vacuum drying time is not particularly limited as long as water evaporates, and is usually 1 to 168 hours, preferably 1 to 120 hours, and more preferably 24 to 72 hours.

水分付与工程は、メタン発酵消化液の濃縮物を製剤化する際に、つまり、固体状の製剤にするために採用することができる。本発明の栄養分供給資材の製造方法のうち、水分付与工程を備える製造方法としては、例えば、(1)原料として、固体状であるメタン発酵消化液の濃縮物と貝殻とを撹拌混合する工程、得られた混合物に水分を付与する工程、及び乾燥する工程を経て、固体状の製剤にする製法、(2)原料として、固体状であるメタン発酵消化液の濃縮物に水分を付与する工程、得られたメタン発酵消化液の水懸濁液と、貝殻を撹拌混合する工程、及び乾燥する工程を経て、固体状の製剤にする製法等が挙げられる。 The hydration step can be employed when formulating a concentrate of methane-fermented digestive fluid, ie, to form a solid formulation. Among the manufacturing methods of the nutrient supply material of the present invention, the manufacturing method including a moisture imparting step includes, for example, (1) a step of stirring and mixing solid methane-fermented digestive fluid concentrate and shells as raw materials; A manufacturing method for forming a solid preparation through a step of adding moisture to the obtained mixture and a step of drying; (2) a step of adding moisture to a solid concentrate of methane-fermented digestive fluid as a raw material; Examples include a manufacturing method in which a solid preparation is prepared through a step of stirring and mixing the obtained methane-fermented digestive fluid with shells and a step of drying.

メタン発酵消化液又はその濃縮物と貝殻とを混合すると、後述するように、メタン発酵消化液又はその濃縮物中のケイ酸と貝殻中のカルシウムが反応してケイ酸カルシウムが生成することで固化して栄養分供給資材が得られる。このように、メタン発酵消化液又はその濃縮物及び貝殻の2種類だけを用いれば、他の原料を添加しなくても、ある程度の圧縮強度を有する固形の栄養分供給資材を得ることができる。よって、原料としてメタン発酵消化液又はその濃縮物及び貝殻のみを配合してなる栄養分供給資材は、低コストで簡便に製造することが可能である。 When methane-fermented digestive fluid or its concentrate is mixed with shells, the silicic acid in the methane-fermented digestive fluid or its concentrate reacts with the calcium in the shells to produce calcium silicate, resulting in solidification. Nutrient supply material can be obtained by In this way, by using only two types of methane-fermented digestive fluid or its concentrate and shells, it is possible to obtain a solid nutrient-supplying material having a certain degree of compressive strength without adding any other raw materials. Therefore, a nutrient supply material containing only methane-fermented digestive fluid or its concentrate and shells as raw materials can be easily produced at low cost.

本発明の栄養分供給資材の形状、大きさ等は、栄養分供給資材を使用する目的、配置する場所等に応じて適宜設定することができる。形状として、タブレット、ペレット等が挙げられる。大きさとして、例えば、タブレットであれば、直径として50~80mm程度、高さとして35~45mm程度が挙げられる。 The shape, size, etc. of the nutrient supply material of the present invention can be appropriately set depending on the purpose of using the nutrient supply material, the place where it is placed, etc. Examples of the shape include tablets and pellets. As for the size, for example, in the case of a tablet, the diameter is about 50 to 80 mm, and the height is about 35 to 45 mm.

本発明の栄養分供給資材は、原料として少なくともメタン発酵消化液又はその濃縮物と貝殻とを配合してなり、これらを混合して固化させて固体の形態をとることにより、メタン発酵消化液又はその濃縮物中の栄養分を栄養分供給資材の中に安定的に保持することができる。 The nutrient supply material of the present invention is made by blending at least methane-fermented digestive juice or its concentrate and shells as raw materials, and by mixing and solidifying these to take a solid form, Nutrients in the concentrate can be stably retained in the nutrient supply material.

本発明の栄養分供給資材は、栄養分の溶出量を制御することができる。 The nutrient supply material of the present invention can control the amount of nutrient elution.

アンモニア態窒素の溶出量は、大きい方が好ましい。一般的なアンモニア態窒素の溶出量は、0.02~50mg-N/g程度であり、好ましくは0.04~25mg-N/g程度であり、より好ましくは0.1~20mg-N/g程度である。アンモニア態窒素は、例えば、微細藻類(植物プランクトン等)、大型藻類の栄養分となり、微細藻類(植物プランクトン等)、大型藻類の成長に必要と言われている。 The larger the elution amount of ammonia nitrogen, the better. The general elution amount of ammonia nitrogen is about 0.02 to 50 mg-N/g, preferably about 0.04 to 25 mg-N/g, more preferably 0.1 to 20 mg-N/g. It is about g. Ammonia nitrogen is, for example, a nutrient for microalgae (phytoplankton, etc.) and macroalgae, and is said to be necessary for the growth of microalgae (phytoplankton, etc.) and macroalgae.

亜硝酸態窒素の溶出量は、大きい方が好ましい。一般的な亜硝酸態窒素の溶出量は、0.00001~50mg-N/g程度であり、好ましくは0.01~25mg-N/g程度であり、より好ましくは0.1~20mg-N/g程度である。 It is preferable that the elution amount of nitrite nitrogen is larger. The general elution amount of nitrite nitrogen is about 0.00001 to 50 mg-N/g, preferably about 0.01 to 25 mg-N/g, more preferably 0.1 to 20 mg-N /g.

硝酸態窒素の溶出量は、大きい方が好ましい。一般的な硝酸態窒素の溶出量は、0.02~50mg-N/g程度であり、好ましくは0.04~25mg-N/g程度であり、より好ましくは0.1~20mg-N/g程度である。硝酸態窒素は、微細藻類(植物プランクトン等)、大型藻類の栄養分となり、微細藻類(植物プランクトン等)、大型藻類の成長に必要と言われている。 It is preferable that the elution amount of nitrate nitrogen be larger. The general elution amount of nitrate nitrogen is about 0.02 to 50 mg-N/g, preferably about 0.04 to 25 mg-N/g, more preferably 0.1 to 20 mg-N/g. It is about g. Nitrate nitrogen serves as a nutrient for microalgae (phytoplankton, etc.) and macroalgae, and is said to be necessary for the growth of microalgae (phytoplankton, etc.) and macroalgae.

リン酸態リンの溶出量は、大きい方が好ましい。一般的なリン酸態リンの溶出量は、0.0085~7.7mg-P/g程度であり、好ましくは0.01~4.1mg-P/g程度であり、より好ましくは0.05~3.6mg-P/g程度である。 The larger the elution amount of phosphate phosphorus, the better. The general elution amount of phosphate phosphorus is about 0.0085 to 7.7 mg-P/g, preferably about 0.01 to 4.1 mg-P/g, more preferably 0.05 mg-P/g. ~3.6mg-P/g.

ケイ酸態ケイ素の溶出量は、大きい方が好ましい。一般的なケイ酸態ケイ素の溶出量は、0.01~225mg-Si/g程度であり、好ましくは0.02~120mg-Si/g程度であり、より好ましくは0.03~100mg-Si/g程度である。 It is preferable that the elution amount of silicon silicate is larger. The general elution amount of silicon silicate is about 0.01 to 225 mg-Si/g, preferably about 0.02 to 120 mg-Si/g, more preferably 0.03 to 100 mg-Si /g.

本発明の栄養分供給資材の圧縮強度は、通常15~90mN/mm程度であり、好ましくは17~75mN/mm程度であり、より好ましくは20~65mN/mm程度である。このような圧縮強度を有することにより、水中に浸漬した際に壊れることなく、栄養分を少しずつ溶出することができる。なお、上記栄養分の供給量が大きくなるのであれば、これらの範囲を外れてもかまわない。 The compressive strength of the nutrient supply material of the present invention is usually about 15 to 90 mN/mm 2 , preferably about 17 to 75 mN/mm 2 , and more preferably about 20 to 65 mN/mm 2 . By having such compressive strength, nutrients can be eluted little by little without breaking when immersed in water. Note that it is possible to deviate from these ranges as long as the amount of nutrients supplied increases.

本発明の栄養分供給資材は、貝殻の作用により、メタン発酵消化液又はその濃縮物の臭い(悪臭)を低減することができる。
メタン発酵消化液又はその濃縮物の臭いとしては、アンモニア臭、微生物臭、硫化水素臭、脂肪酸臭等が挙げられる。
The nutrient supply material of the present invention can reduce the odor (malodor) of methane-fermented digestive fluid or its concentrate due to the action of the shell.
Examples of the odor of methane-fermented digestive fluid or its concentrate include ammonia odor, microbial odor, hydrogen sulfide odor, fatty acid odor, and the like.

栄養分供給資材を配置する場所としては、特に限定はなく、例えば、海域、淡水域(川、池、湖等)、汽水域(河口域)、陸上等が挙げられる。
海域、淡水域、及び汽水域で用いる場合の栄養分供給資材は、水中に浸漬させることにより、窒素(N)、リン(P)、ケイ素(Si)等の栄養分を徐放的に溶出することができる。海域等で用いられる場合、前記栄養分は、栄養塩又は栄養塩類と言い換えることができる。海域等で用いられる栄養分供給資材は、施肥材又は肥沃化材と言い換えることができる。
There is no particular limitation on the location where the nutrient supply material is placed, and examples thereof include ocean areas, freshwater areas (rivers, ponds, lakes, etc.), brackish areas (estuaries), land, and the like.
Nutrient supply materials used in sea areas, freshwater areas, and brackish water areas can slowly release nutrients such as nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si) by immersing them in water. can. When used in a sea area, the above-mentioned nutrients can be referred to as nutrient salts or nutrient salts. Nutrient supply materials used in ocean areas can be referred to as fertilizing materials or fertilizing materials.

本発明の栄養分供給資材を海水中に浸漬させることにより、栄養分を徐放的に溶出させることができる。その結果、藻類、特に、魚介類の餌となる微細藻類(植物プランクトン)の増殖速度を促進することができ、ひいては海洋生物における貧栄養化の問題、例えば、魚介類の減少等が解消され、漁業生産量が増えることが期待される。また、栄養分が海水中へ供給されることで、ノリ、ワカメ等の色落ちが防止され、大型藻類の増殖が促進されることによって、魚類の蝟集(いしゅう)効果が期待できる。 By immersing the nutrient supply material of the present invention in seawater, nutrients can be eluted in a sustained manner. As a result, the growth rate of algae, especially microalgae (phytoplankton) that is food for fish and shellfish, can be promoted, which in turn solves the problem of oligotrophy in marine organisms, such as a decrease in fish and shellfish. It is expected that fishery production will increase. In addition, the supply of nutrients to seawater prevents discoloration of seaweed, seaweed, etc., and promotes the growth of macroalgae, which can be expected to attract fish.

栄養分は、窒素(N)、リン(P)及びケイ素(Si)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、具体的には、アンモニア態窒素、硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、リン酸態リン、ケイ酸態ケイ素等が挙げられる。 The nutrients include at least one species selected from the group consisting of nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si), and specifically include ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, and phosphate nitrogen. Examples include phosphorus, silicate silicon, and the like.

藻類には、微細藻類、及び大型藻類が含まれる。
微細藻類とは、淡水、海水、堆積物等の水中にみられる植物プランクトンである。
植物プランクトンとしては、特に限定はなく、例えば、アンフィプロラ(Amphiprora)、アンフォラ(Amphora)、キートケロス(Chaetoceros)、シクロテラ(Cyclotella)、フラギラリア(Fragilaria)、フラギラロプシス(Fragilaropsis)、ハンチア(Hantzschia)、ナビキュラ(Navicula)、ニッチア(Nitzschia)、フェオダクチラム(Phaeodactylum)、スケレトネマ(Skeletonema)、タラシオシーラ(Thalassiosira)等の珪藻類が挙げられる。
大型藻類として、例えば、コンブ、ワカメ、ノリ等の海藻が挙げられる。
Algae include microalgae and macroalgae.
Microalgae are phytoplankton found in water such as freshwater, seawater, and sediment.
Phytoplankton is not particularly limited and includes, for example, Amphiprora, Amphora, Chaetoceros, Cyclotella, Fragilaria, Fragilaropsis, and H. antzschia), Navicula ), Nitzschia, Phaeodactylum, Skeletonema, and Thalassiosira.
Examples of macroalgae include seaweeds such as kelp, wakame, and nori.

本発明の栄養分供給資材の用途
本発明の栄養分供給資材は、微細藻類、大型藻類等の藻類の増殖を促進することができるので、藻類増殖促進材として機能する。その結果、微細藻類を餌とする魚介類の生育を促進することができる。
また、本発明の栄養分供給資材は、微細藻類、大型藻類等の藻類の増殖速度を制御することができるので、藻類の増殖速度制御材として機能する。
本発明の栄養分供給資材は、海域であれば、例えば、カキ、ホタテ、アサリ等の二枚貝;サザエ等の巻貝などの貝類;植物プランクトンを捕食する魚類の生育を促進させることができる。
また、淡水又は汽水域であれば、シジミ等の二枚貝;植物プランクトンを捕食する魚類の生育を促進させることができる。すなわち、本発明の栄養分供給資材は、上記藻類、貝類の生育材として用いることができる。生育は、飼育と言い換えることもできる。
Application of the nutrient supply material of the present invention The nutrient supply material of the present invention can promote the growth of algae such as microalgae and macroalgae, and therefore functions as an algae growth promoter. As a result, the growth of fish and shellfish that feed on microalgae can be promoted.
Furthermore, the nutrient supply material of the present invention can control the growth rate of algae such as microalgae and macroalgae, and thus functions as a material for controlling the growth rate of algae.
The nutrient-supplying material of the present invention can promote the growth of, for example, bivalves such as oysters, scallops, and clams; shellfish such as snails such as turban shells; and fish that prey on phytoplankton in marine areas.
In addition, in freshwater or brackish water, it is possible to promote the growth of bivalves such as freshwater clams and fish that prey on phytoplankton. That is, the nutrient supply material of the present invention can be used as a growth material for the above-mentioned algae and shellfish. Growing can also be called rearing.

本発明の栄養分供給資材の海での施用方法として、魚の養殖生け簀に吊るす;貝の養殖筏に吊るす;海底に設置する等が挙げられる。
本発明の栄養分供給資材は、栄養塩の溶出を制御することができるので、本発明の栄養分供給資材を養殖生け簀に設置することで、養殖生け簀の中の栄養塩を制御することが可能となる。これより、スマート漁業等の水産分野のICT(Information and Communication Technology:情報技術)化を促進することができる。
Examples of methods for applying the nutrient supply material of the present invention at sea include hanging it in a fish culture cage; hanging it in a shellfish culture raft; and installing it on the seabed.
The nutrient supply material of the present invention can control the elution of nutrients, so by installing the nutrient supply material of the present invention in the aquaculture cage, it becomes possible to control the nutrient salts in the aquaculture cage. . This will promote the use of ICT (Information and Communication Technology) in the fisheries sector, such as smart fishing.

本発明の栄養分供給資材の陸上での施用方法として、陸上養殖場に添加する等が挙げられる。
このように、本発明の栄養分供給資材は、魚介類の養殖に利用することができる。
Examples of methods for applying the nutrient supply material of the present invention on land include adding it to land-based aquaculture farms.
In this way, the nutrient supply material of the present invention can be used in fish and shellfish farming.

また、本発明の栄養分供給資材は、例えば、コンクリートブロックからなる人工漁礁に設置して使用することもできる。人工漁礁に設置された栄養分供給資材から栄養分(栄養塩)が溶出し、水域で滞留することで、海水中の微細藻類(植物プランクトン)等の藻類を増殖させることができる。さらには、水域底部に大型藻類が繁茂し、この大型藻類を食べに小魚が集まり、この小魚を食べに大型の魚が集まる等、魚類の住処又はえさ場の創出も期待できる。 Moreover, the nutrient supply material of the present invention can also be used by installing it in an artificial fishing reef made of concrete blocks, for example. Nutrients (nutrient salts) are eluted from nutrient supply materials installed on artificial fishing reefs and remain in the water area, allowing algae such as microalgae (phytoplankton) to proliferate in seawater. Furthermore, macroalgae flourish on the bottom of the water body, small fish gather to eat the macroalgae, and large fish gather to eat the small fish, creating a habitat or feeding area for fish.

陸上(土壌)で用いる栄養分供給資材は、通常の肥料と同様に、栽培に用いることができる。陸上で用いられる場合、前記栄養分は、肥料成分と言い換えることができる。陸上で用いられる栄養分供給資材は、肥料組成物と言い換えることができる。 Nutrient supply materials used on land (soil) can be used for cultivation in the same way as regular fertilizers. When used on land, the nutrients can be referred to as fertilizer components. Nutrient supply materials used on land can be referred to as fertilizer compositions.

本発明の栄養分供給資材は、陸上の農業において、肥料、特に緩効性肥料として利用することができる。これは、従来、即効性肥料としてしか利用できなかったメタン発酵消化液と貝殻とを混合して固化することで達成されたものである。また、本発明の栄養分供給資材を用いれば、植物工場に栄養分を供給することも可能である。 The nutrient supply material of the present invention can be used as a fertilizer, especially a slow-release fertilizer, in terrestrial agriculture. This was achieved by mixing and solidifying methane-fermented digestive fluid and shells, which had previously been available only as a quick-acting fertilizer. Further, by using the nutrient supply material of the present invention, it is also possible to supply nutrients to a plant factory.

メタン発酵消化液及び貝殻の有効利用方法
本発明の栄養分供給資材は、その利用方法が問題となっていたメタン発酵消化液及び貝殻を有効利用することができる。
本発明のメタン発酵消化液及び貝殻の有効利用方法は、メタン発酵消化液又はその濃縮物及び貝殻を混合する工程、及び得られた混合物を乾燥する工程を備えている。
Method for Effectively Utilizing Methane-Fermented Digestive Juice and Shells The nutrient supply material of the present invention can effectively utilize methane-fermented digestive juices and shells, which have been problematic in their usage.
The method for effectively utilizing methane-fermented digestive juice and shells of the present invention includes a step of mixing methane-fermented digestive juice or its concentrate and shells, and a step of drying the resulting mixture.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

実施例1
畜産系メタン発酵施設から得られた消化液2mLに対して、カキ殻粉(サンライム(登録商標)(粒子径1.6mm未満):丸栄株式会社製)を0.67g(カキ殻粉(w):消化液(v)=1:3、カキ殻粉の添加量:33.5%)、0.5g(カキ殻粉(w):消化液(v)=1:4、カキ殻粉の添加量:25%)、0.4g(カキ殻粉(w):消化液(v)=1:5、カキ殻粉の添加量:20%)、0.2g(カキ殻粉(w):消化液(v)=1:10、カキ殻粉の添加量:10%)、0.15g(カキ殻粉(w):消化液(v)=1:13、カキ殻粉の添加量:7.5%)、0.1g(カキ殻粉(w):消化液(v)=1:20、カキ殻粉の添加量:5%)、及び0.05g(カキ殻粉(w):消化液(v)=1:40、カキ殻粉の添加量:2.5%)添加して混合し、又は、カキ殻粉添加なし(カキ殻粉の添加量:0%)で、シリコン製の型枠(縦16mm、横16mm、高さ16mm)に流し込み、50℃の乾燥機内で水分が蒸発して固化するまで乾燥させ、栄養分供給資材を作製した(試料A~H)。作製した栄養分供給材の大きさは、縦16mm、横16mm、高さ1.3~4.3mmであった。
Example 1
0.67 g (oyster shell powder (w) : Digestive fluid (v) = 1:3, amount of oyster shell powder added: 33.5%), 0.5 g (oyster shell powder (w): digestive fluid (v) = 1:4, addition of oyster shell powder Amount: 25%), 0.4g (oyster shell powder (w):digestive fluid (v) = 1:5, amount of oyster shell powder added: 20%), 0.2g (oyster shell powder (w):digestive fluid) Liquid (v) = 1:10, amount of oyster shell powder added: 10%), 0.15 g (oyster shell powder (w):digestive fluid (v) = 1:13, amount of oyster shell powder added: 7. 5%), 0.1 g (oyster shell powder (w): digestive fluid (v) = 1:20, amount of oyster shell powder added: 5%), and 0.05 g (oyster shell powder (w): digestive fluid (v) = 1:40, amount of oyster shell powder added: 2.5%) and mixed, or without adding oyster shell powder (amount of oyster shell powder added: 0%), a silicone mold It was poured into a frame (length: 16 mm, width: 16 mm, height: 16 mm) and dried in a dryer at 50°C until the water evaporated and solidified, producing nutrient supply materials (samples A to H). The size of the produced nutrient supply material was 16 mm in length, 16 mm in width, and 1.3 to 4.3 mm in height.

なお、原料に用いる上記の畜産系メタン発酵施設から得られた消化液の全窒素、及び、溶存態全窒素は、加熱分解処理(DRB200: HACH製)後、ポータブル吸光光度計(DR1900 HACH製)によるクロモトロプ法で測定した。全リン、及び、溶存態全リンは、加熱分解処理(DRB200: HACH製)後、ポータブル吸光光度計(DR1900 HACH製)によるモリブデンブルー法で測定した。アンモニア態窒素は、ポータブル吸光光度計(DR1900 HACH製)によるサリチル酸インドフェノール吸光光度法で測定した。硝酸態窒素は、流れ分析装置(共立理化学研究所)によるナフチルエチレンジアミン吸光光度法)、亜硝酸態窒素は、流れ分析装置(共立理化学研究所)によるナフチルエチレンジアミン吸光光度法)、リン酸態リンは流れ分析装置(共立理化学研究所)によるモリブデンブルー吸光光度法でそれぞれ測定した。
その結果、消化液には、全窒素(2650mg/L)、全リン(717mg/L)溶存態全窒素(1100mg/L)、溶存態全リン(380mg/L)、アンモニア態窒素:1029mg/L)、亜硝酸態窒素(0.89mg/L)、硝酸態窒素(1.3mg/L未満)、及びリン酸態リン(157mg/L)が含まれていた。
In addition, the total nitrogen and dissolved total nitrogen of the digestive fluid obtained from the above-mentioned livestock-based methane fermentation facility used as raw materials were measured using a portable spectrophotometer (DR1900 manufactured by HACH) after thermal decomposition treatment (DRB200 manufactured by HACH). It was measured by the chromotrope method. Total phosphorus and dissolved total phosphorus were measured by the molybdenum blue method using a portable spectrophotometer (DR1900, manufactured by HACH) after thermal decomposition treatment (DRB200, manufactured by HACH). Ammonia nitrogen was measured by salicylic acid indophenol spectrophotometry using a portable spectrophotometer (DR1900 manufactured by HACH). Nitrate nitrogen was determined by naphthylethylenediamine spectrophotometry using a flow analyzer (Kyoritsu Rikagaku Kenkyusho), nitrite nitrogen was determined by naphthylethylenediamine spectrophotometry using a flow analyzer (Kyoritsu Rikagaku Kenkyusho), and phosphate was determined by naphthylethylenediamine spectrophotometry using a flow analyzer (Kyoritsu Rikagaku Kenkyusho). Each was measured by molybdenum blue spectrophotometry using a flow analyzer (Kyoritsu Rikagaku Kenkyusho).
As a result, the digestive fluid contained total nitrogen (2650 mg/L), total phosphorus (717 mg/L), dissolved total nitrogen (1100 mg/L), dissolved total phosphorus (380 mg/L), and ammonia nitrogen: 1029 mg/L. ), nitrite nitrogen (0.89 mg/L), nitrate nitrogen (less than 1.3 mg/L), and phosphate phosphorus (157 mg/L).

試験例1(メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、栄養分供給資材の圧縮強度との関係)
得られた試料A~H(厚みはいずれも1.3~4.3mmの範囲内)について、デシタルフォースゲージ(DST-500N:イマダ製)にA-2平型アタッチメントを取付け、簡易的に圧縮強度を測定した。それぞれ4回測定した数値の平均値を圧縮強度とし、以下の表1に示す。また、メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、栄養分供給資材の圧縮強度との関係を示すグラフを図1に示す。SDは、標準偏差を意味している。
Test Example 1 (Relationship between the amount of seashells added to methane fermentation digestive fluid and the compressive strength of the nutrient supply material)
The obtained samples A to H (all thicknesses are within the range of 1.3 to 4.3 mm) were easily compressed by attaching the A-2 flat attachment to a digital force gauge (DST-500N: manufactured by Imada). The strength was measured. The average value of the numerical values measured four times each was defined as the compressive strength, and is shown in Table 1 below. Further, FIG. 1 shows a graph showing the relationship between the amount of shells added to the methane-fermented digestive juice and the compressive strength of the nutrient supply material. SD means standard deviation.

<考察>
表1及び図1より、貝殻の添加量が増加するとともに圧縮強度が増加することがわかった。この結果から、貝殻からのカルシウムと、メタン発酵消化液からのケイ素とが反応したこと、及び、貝殻粉そのものが骨材として機能したことがわかる。
<Consideration>
From Table 1 and FIG. 1, it was found that as the amount of added seashells increased, the compressive strength increased. This result shows that calcium from the shells reacted with silicon from the methane-fermented digestive fluid, and that the shell powder itself functioned as an aggregate.

また、上記試料のうち、例えば、上記試料Dの成分濃度(%)について、窒素以外の元素については、波長分散型蛍光X線分析装置(Supermini200:Rigaku製)で定量した。窒素濃度は、カキ殻及びメタン発酵消化液の全窒素濃度から算出した。
その結果、試料Dには、窒素(2.6%)、ナトリウム(0.632%)、マグネシウム(0.48%)、アルミニウム(0.195%)、ケイ素(1.05%)、リン(0.435%)、硫黄(0.36%)、塩素(1.56%)、カリウム(1.78%)、カルシウム(28.5%)、マンガン(0.0304%)、鉄(0.147%)、亜鉛(0.0174%)等が含まれていた。
Further, among the above samples, for example, regarding the component concentration (%) of the above sample D, elements other than nitrogen were quantified using a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer (Supermini 200: manufactured by Rigaku). The nitrogen concentration was calculated from the total nitrogen concentration of the oyster shell and the methane-fermented digestive fluid.
As a result, sample D contained nitrogen (2.6%), sodium (0.632%), magnesium (0.48%), aluminum (0.195%), silicon (1.05%), phosphorus (0.435%), sulfur (0.36%), It contained chlorine (1.56%), potassium (1.78%), calcium (28.5%), manganese (0.0304%), iron (0.147%), zinc (0.0174%), etc.

実施例2
50mL容量のディスポーザブルカップ内で、カキ殻粉(サンライム(登録商標)(粒子径1.6mm未満):丸栄株式会社製)1gに対して、メタン発酵施設(兵庫県神戸市畜産廃棄物等を利用した施設)から得られた消化液を4mL(カキ殻粉の添加量:25%)、6mL(カキ殻粉の添加量:約17%)、8mL(カキ殻粉の添加量:約13%)、又は10mL(カキ殻粉の添加量:10%)加えて混合した。
その後、それぞれのカップを、45~50℃の乾燥機内で水分が蒸発して固化するまで7~14日間程度乾燥させて、試料1~4を作製した(水分量:75~90%)。
Example 2
In a disposable cup with a capacity of 50 mL, 1 g of oyster shell powder (Sunlime (registered trademark) (particle size less than 1.6 mm): manufactured by Maruei Co., Ltd.) was added to a methane fermentation facility (using livestock waste, etc. in Kobe City, Hyogo Prefecture). 4 mL (amount of oyster shell powder added: 25%), 6 mL (amount of oyster shell powder added: approximately 17%), 8 mL (amount of oyster shell powder added: approximately 13%) , or 10 mL (amount of oyster shell powder added: 10%) was added and mixed.
Thereafter, each cup was dried in a dryer at 45 to 50° C. for about 7 to 14 days until the water evaporated and solidified, producing Samples 1 to 4 (moisture content: 75 to 90%).

試験例2(メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、貝殻由来の炭酸カルシウム(カルサイト)と、栄養分供給資材のケイ酸カルシウムとの関係)
貝殻の添加量が異なる試料1~4、及びメタン発酵消化液を添加しない貝殻(試料5)について、X線吸収微細構造分析で化学形態分析を行った。その結果を表2及び図2に示す。
Test Example 2 (Relationship between the amount of seashells added to methane fermentation digestive juice, calcium carbonate (calcite) derived from seashells, and calcium silicate as a nutrient supply material)
Chemical morphology analysis was conducted using X-ray absorption fine structure analysis for Samples 1 to 4 with different amounts of shells added and shells to which methane-fermented digestive fluid was not added (Sample 5). The results are shown in Table 2 and FIG.

表2及び図2より、貝殻の添加量を増やすと、栄養分供給資材中のケイ酸カルシウムの組成比が増加した。これより、メタン発酵消化液由来のケイ酸と貝殻由来のカルシウムが反応して、ケイ酸カルシウムが生成し、固化していることがわかった。 From Table 2 and FIG. 2, when the amount of added seashells was increased, the composition ratio of calcium silicate in the nutrient supply material increased. This revealed that silicic acid derived from methane-fermented digestive juices and calcium derived from shells reacted to produce calcium silicate, which solidified.

試験例3(メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と栄養塩の溶出量の関係)
上記実施例2で作製した試料1~4をそれぞれ0.4gずつ100mLのポリビンに入れ、人工海水(マリンアート SF-1:大阪薬研製、30psu、pH8.4)100mLを分注し、100rpm、25℃で7日間、振とうした。
7日後、人工海水のpHをコンパクトpHメーター(LAQUA twin:堀場製作所製)で測定し、及び人工海水を0.45μmのシリンジフィルターでろ過した後、ろ液中のアンモニア態窒素(サリチル酸インドフェノール吸光光度法)、硝酸態窒素(流れ分析装置によるナフチルエチレンジアミン吸光光度法)、亜硝酸態窒素(流れ分析装置によるナフチルエチレンジアミン吸光光度法)、リン酸態リン(流れ分析装置によるモリブデンブルー吸光光度法)、及び、ケイ酸態ケイ素(モリブデンブルー吸光光度法)を測定した。貝殻の添加量と栄養分供給資材からの各種栄養塩の溶出量との関係を下記表3~7及び図3~7に示す。
Test Example 3 (Relationship between the amount of shells added to methane fermentation digestive fluid and the amount of nutrient salts eluted)
Put 0.4 g of each of Samples 1 to 4 prepared in Example 2 into a 100 mL polybottle, dispense 100 mL of artificial seawater (Marine Art SF-1: manufactured by Osaka Yaken, 30 psu, pH 8.4), and rotate at 100 rpm. It was shaken at 25°C for 7 days.
After 7 days, the pH of the artificial seawater was measured using a compact pH meter (LAQUA twin: manufactured by Horiba, Ltd.), and the artificial seawater was filtered with a 0.45 μm syringe filter. Nitrate nitrogen (naphthylethylenediamine spectrophotometry using a flow analyzer), Nitrite nitrogen (naphthylethylenediamine spectrophotometry using a flow analyzer), Phosphorus (molybdenum blue spectrophotometry using a flow analyzer) , and silicon silicate (molybdenum blue spectrophotometry) were measured. The relationship between the amount of added seashells and the amount of various nutrients eluted from the nutrient supply material is shown in Tables 3 to 7 and Figures 3 to 7 below.

<考察>
表3、図3、表4、図4、表7、及び図7より、リン酸、アンモニア態窒素、及びケイ酸は、貝殻の添加量が少ないほど、すなわちメタン発酵消化液の含有量が多いほど溶出量が多かった。これは、リン酸、アンモニア態窒素、及びケイ酸は、メタン発酵消化液に多く含まれるためである。
一方、表5、図5、表6、及び図6より、亜硝酸態窒素及び硝酸態窒素は、貝殻の添加量が多いほど、栄養分供給資材からの溶出量が多かった。これは、亜硝酸態窒素及び硝酸態窒素の起源が、貝殻(カキ殻)のタンパク質(コンキオリン)由来の窒素が硝化されたものと考えられるからである。
しかし、溶存無機窒素(アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、及び硝酸態窒素の和)の溶出量は、試料4(貝殻添加量:10%)が最も大きかった。
また、試験終了後のpHは、いずれの試料においてもpHは7.8~7.9の範囲であり、海水のpHと変わらなかった。このように、本発明の栄養分供給資材を海に投入しても、海水のpHに変化がないことから、環境に優しい材料といえる。
<Consideration>
From Table 3, Figure 3, Table 4, Figure 4, Table 7, and Figure 7, the smaller the amount of phosphoric acid, ammonia nitrogen, and silicic acid added to the shell, the higher the content of methane-fermented digestive fluid. The amount of elution was larger. This is because phosphoric acid, ammonia nitrogen, and silicic acid are contained in large amounts in methane fermentation digestive fluid.
On the other hand, as shown in Table 5, FIG. 5, Table 6, and FIG. 6, the amount of nitrite nitrogen and nitrate nitrogen eluted from the nutrient supply material increased as the amount of added shells increased. This is because the origin of nitrite nitrogen and nitrate nitrogen is thought to be the nitrification of nitrogen derived from protein (conchiolin) in shells (oyster shells).
However, the amount of dissolved inorganic nitrogen (sum of ammonia nitrogen, nitrite nitrogen, and nitrate nitrogen) eluted was the largest in sample 4 (shell addition amount: 10%).
Furthermore, the pH after the test was in the range of 7.8 to 7.9 for all samples, which was not different from the pH of seawater. As described above, even when the nutrient supply material of the present invention is put into the sea, there is no change in the pH of the seawater, so it can be said to be an environmentally friendly material.

試験例3の結果より、貝殻の添加量が10%である試料4が、リン酸、アンモニア態窒素、及びケイ酸態ケイ素の溶出量が最も多かった。よって、以降の試験は、貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材を用いて行った。 From the results of Test Example 3, Sample 4 in which the amount of seashell added was 10% had the highest elution amounts of phosphoric acid, ammonia nitrogen, and silicate silicon. Therefore, subsequent tests were conducted using a nutrient supply material containing 10% of seashells.

試験例4(貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材からの栄養塩の経日溶出変化量)
実施例2で作製した試料4(貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材)2gを500mLのポリカーボネート製フラスコに入れ、人工海水(マリンアートSF-1:大阪薬研製を予め、30psu、pH8.4に調製)500mLを分注し、100rpm、25℃で振とうした。
経日的に人工海水をサンプリングし、0.45μmのシリンジフィルターでろ過した後、ろ液中のアンモニア態窒素(サリチル酸インドフェノール吸光光度法)、硝酸態窒素(流れ分析装置によるナフチルエチレンジアミン吸光光度法)、亜硝酸態窒素(流れ分析装置によるナフチルエチレンジアミン吸光光度法)、リン酸態リン(流れ分析装置によるモリブデンブルー吸光光度法)、及び、ケイ酸態ケイ素(モリブデンブルー吸光光度法)を測定した。
7日後の人工海水のpHをコンパクトpHメーター(LAQUA twin:堀場製作所製)で測定した。
また、栄養分供給資材を添加しない区を比較例区として、同様に試験を行った。栄養分供給資材からの各種栄養塩の溶出挙動を表8及び図8~12に示す。
Test Example 4 (Change in nutrient salt elution over time from a nutrient supply material containing 10% seashells)
2 g of sample 4 (nutrient supply material containing 10% seashells) prepared in Example 2 was placed in a 500 mL polycarbonate flask, and artificial seawater (Marine Art SF-1, manufactured by Osaka Yaken) was added in advance to 30 psu, pH 8. 4) was dispensed and shaken at 100 rpm and 25°C.
After sampling artificial seawater over a period of time and filtering it with a 0.45 μm syringe filter, the filtrate was analyzed for ammonia nitrogen (salicylic acid indophenol spectrophotometry) and nitrate nitrogen (naphthylethylenediamine spectrophotometry using a flow analyzer). ), nitrite nitrogen (naphthylethylenediamine spectrophotometry using a flow analyzer), phosphorus phosphate (molybdenum blue spectrophotometry using a flow analyzer), and silicon silicate (molybdenum blue spectrophotometry) were measured. .
After 7 days, the pH of the artificial seawater was measured using a compact pH meter (LAQUA twin: manufactured by Horiba, Ltd.).
In addition, a similar test was conducted using a plot to which no nutrient supply material was added as a comparative sample plot. Table 8 and Figures 8 to 12 show the elution behavior of various nutrients from the nutrient supply materials.

<考察>
表8、図8、図9、及び図12より、リン酸、アンモニア態窒素、及びケイ酸は、試験開始から7日間で顕著に溶出し、リン酸及びアンモニア態窒素は、試験開始から14日で平衡に達した。
一方、図9、図10、及び図11より、溶存態無機窒素(アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、及び硝酸態窒素)の溶出量を比較すると、アンモニア態窒素に比べて、亜硝酸態窒素、及び硝酸態窒素の溶出量が少なかった。アンモニア態窒素は、植物プランクトンに取り込まれてから直接利用できるため、溶存態無機窒素の主たる組成がアンモニア態窒素であることは、貧栄養海域の肥沃化の観点から好ましいといえる。また、通常メタン発酵消化液中で不安定なアンモニア態窒素が、栄養分供給資材から溶出したことから、アンモニア態窒素が安定的に栄養分供給資材中に保持できていることがわかった。
<Consideration>
From Table 8, Figure 8, Figure 9, and Figure 12, phosphoric acid, ammonia nitrogen, and silicic acid were significantly eluted within 7 days from the start of the test, and phosphoric acid and ammonia nitrogen were eluted within 14 days from the start of the test. equilibrium was reached.
On the other hand, when comparing the elution amount of dissolved inorganic nitrogen (ammonia nitrogen, nitrite nitrogen, and nitrate nitrogen) from FIGS. 9, 10, and 11, it is found that nitrite nitrogen , and the elution amount of nitrate nitrogen was small. Since ammonia nitrogen can be used directly after being taken up by phytoplankton, it can be said that it is preferable that the main composition of dissolved inorganic nitrogen is ammonia nitrogen from the viewpoint of fertilizing oligotrophic sea areas. Additionally, ammonia nitrogen, which is normally unstable in methane-fermented digestive juices, was eluted from the nutrient supply material, indicating that ammonia nitrogen could be stably retained in the nutrient supply material.

試験例5(貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材による微細藻類増殖試験)
実施例2で作製した試料4(貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材)0.6gを300mLのポリスチレン製細胞培養用フラスコに入れ、広島県東広島市安芸津町で採取した自然海水150mLを分注し、人工気象器内で、光強度100μmol・s/m、25℃で培養した。
光学顕微鏡による観察により、自然海水中の植物プランクトンの優占種は、スケレトネマ、ニッチア、及び、ナビキュラであった。
経日的に自然海水をサンプリングし、蛍光強度を蛍光光度計(Trilogy: TURNER製)で測定し、in vivoクロロフィルa濃度を求めた。
また、最大の細胞数を、予め作製した蛍光強度と顕微鏡下で計数した細胞数の関係を示す検量線から求めた。なお、本発明の栄養分供給資材を添加しない試験区を比較例区として、同様に試験を行った。自然海水中のクロロフィルa濃度の経日変化の結果を表9及び図13に示す。
Test Example 5 (Microalgae growth test using a nutrient supply material containing 10% shells)
0.6 g of sample 4 (nutrient supply material containing 10% seashells) prepared in Example 2 was placed in a 300 mL polystyrene cell culture flask, and 150 mL of natural seawater collected in Akitsu-cho, Higashihiroshima City, Hiroshima Prefecture was added. was dispensed and cultured at 25° C. at a light intensity of 100 μmol·s/m 2 in an artificial climate chamber.
Observation using an optical microscope revealed that the dominant species of phytoplankton in natural seawater were Skeletonema, Nitzschia, and Navicula.
Natural seawater was sampled over time, and the fluorescence intensity was measured using a fluorometer (Trilogy: manufactured by TURNER) to determine the in vivo chlorophyll a concentration.
In addition, the maximum number of cells was determined from a calibration curve prepared in advance showing the relationship between the fluorescence intensity and the number of cells counted under a microscope. In addition, a test plot to which the nutrient supply material of the present invention was not added was used as a comparative sample plot, and a similar test was conducted. Table 9 and FIG. 13 show the results of daily changes in chlorophyll a concentration in natural seawater.

<考察>
試験開始時の自然海水中のクロロフィルa濃度は、0.35μg/Lであったが、本発明の栄養分供給資材添加区では、6日後に42.91μg/Lまで上昇した。一方、比較例区(本発明の栄養分供給資材無添加区)では、6日後にクロロフィルa濃度は最大の12.98μg/Lに達した。
また、本発明の栄養分供給資材添加区の植物プランクトンの最大の細胞密度は3.8×10cells/Lであり、比較例区の植物プランクトンの最大の細胞密度は1.7×10cells/Lであった。これより、本発明の栄養分供給資材を添加すると、栄養分供給資材を添加しない比較例区に比べて植物プランクトンの細胞数が22倍になったことがわかる。
これらの結果より、本発明の栄養分供給資材から溶出する栄養塩を利用して植物プランクトンの増殖が促進されたことが明らかになった。なお、本発明の栄養分供給資材添加区では8日目以降で、比較例区では6日目以降で、クロロフィルa濃度が減少した。これは、試験に自然海水を用いたため、植物プランクトンを捕食する動物プランクトンも培養器内に入っており、動物プランクトンの増殖によって、植物プランクトンが捕食されたことが原因であると考えられた。
<Consideration>
The chlorophyll-a concentration in natural seawater at the start of the test was 0.35 μg/L, but increased to 42.91 μg/L after 6 days in the nutrient supply material addition group of the present invention. On the other hand, in the comparative example area (the area without the addition of the nutrient supply material of the present invention), the chlorophyll a concentration reached the maximum of 12.98 μg/L after 6 days.
Furthermore, the maximum cell density of phytoplankton in the nutrient supply material added area of the present invention was 3.8 x 10 7 cells/L, and the maximum cell density of phytoplankton in the comparative example area was 1.7 x 10 6 cells/L. /L. This shows that when the nutrient supplying material of the present invention was added, the number of phytoplankton cells increased by 22 times compared to the comparative example plot to which no nutrient supplying material was added.
These results revealed that the growth of phytoplankton was promoted using the nutrient salts eluted from the nutrient supply material of the present invention. In addition, the chlorophyll a concentration decreased from the 8th day onwards in the nutrient supply material addition area of the present invention, and from the 6th day onwards in the comparative example area. This was thought to be because natural seawater was used in the test, so zooplankton that prey on phytoplankton was also present in the culture vessel, and the phytoplankton were eaten by the proliferation of zooplankton.

試験例6(本発明の栄養分供給資材による微細藻類増殖の制御)
(1)メタン発酵消化液に対する貝殻の添加量と、微細藻類の増殖速度との関係
試験例3における栄養分供給資材からの栄養塩溶出試験で得られた7日目のリン酸態リンの濃度を用いて、沿岸域に生息する一般的な珪藻類であるスケレトネマの比増殖速度を、参考文献1(西島ら(1990)水質汚濁研究13、 173-179.)の栄養塩要求試験の結果に基づき、下記式(2)で表されるミカエリス・メンテン式より計算した。
式(2):μ=μmax×C/(Ks+C)
(式中:
μ:比増殖速度(d-1);
Ks:半飽和定数(mg-PL-1)=0.03;
μmax:最大比増殖速度(d-1)=0.78;
C:リン酸態リン濃度 (mg-PL-1))
Test Example 6 (Control of microalgae proliferation using the nutrient supply material of the present invention)
(1) Relationship between the amount of shells added to the methane-fermented digestive juice and the growth rate of microalgae. Based on the results of the nutrient requirement test in Reference 1 (Nishijima et al. (1990) Water Pollution Research 13, 173-179), we calculated the specific growth rate of Skeletonema, a common diatom that lives in coastal areas. , calculated using the Michaelis-Menten equation expressed by the following equation (2).
Formula (2): μ=μmax×C/(Ks+C)
(In the formula:
μ: specific growth rate (d −1 );
Ks: half-saturation constant (mg-PL −1 )=0.03;
μmax: maximum specific growth rate (d −1 ) = 0.78;
C: Phosphate concentration (mg-PL -1 ))

また、貝殻の添加量が10%の本発明の栄養分供給資材について、海水に対して、本発明の栄養分供給資材の添加量を変化させた場合の7日後の液相中のリン酸態リンの理論的な濃度を試験例3から見積もり、それらの濃度について、式(2)に基づいて、スケレトネマの比増殖速度を計算した。その結果を表10に示す。貝殻の添加量を変化させた栄養分供給資材から溶出する栄養塩によるスケレトネマの比増殖速度の理論的な計算値を表10及び図14に示す。 In addition, regarding the nutrient supply material of the present invention in which the amount of added seashells is 10%, the amount of phosphorus in the liquid phase after 7 days when the amount of the nutrient supply material of the present invention added to seawater is varied. Theoretical concentrations were estimated from Test Example 3, and the specific growth rate of Skeletonema was calculated for these concentrations based on equation (2). The results are shown in Table 10. Table 10 and FIG. 14 show the theoretically calculated values of the specific growth rate of Skeletonema due to the nutrient salts eluted from the nutrient supply materials with varying amounts of added shells.

<考察>
試験例3では、貝殻の添加量が少ない方が栄養塩の溶出量が多いという結果であったが、微細藻類の増殖速度に関しては、貝殻の添加量が10~25%である栄養分供給資材(試料1~4)は、いずれもスケレトネマの比増殖速度が0.74~0.77d-1で、ほぼ最大の増殖速度が得られた。この結果から、貝殻の添加量が10~25%である栄養分供給資材は、栄養分供給資材の海水への添加量が4g/Lの条件では、いずれもスケレトネマが増殖するために必要な栄養塩を溶出することができることがわかった。
<Consideration>
In Test Example 3, the result was that the amount of nutrient salts eluted was greater when the amount of added seashells was smaller. In all samples 1 to 4), the specific growth rate of Skeletonema was 0.74 to 0.77 d -1 , and almost the maximum growth rate was obtained. From these results, it was found that nutrient supply materials containing 10 to 25% shells do not provide the nutrients necessary for Skeletonema to proliferate under conditions where the amount of nutrient supply material added to seawater is 4 g/L. It was found that it can be eluted.

(2)栄養分供給資材の添加量と、微細藻類の増殖速度との関係
微細藻類の増殖速度を制御するために、海水に添加する栄養分供給資材の量を変化させることが考えられる。
貝殻添加量10%の栄養分供給資材について、海水への添加量を変化させた場合の理論的なリン酸態リンの溶出量から、スケレトネマの比増殖速度を計算した。その結果を図15に示す。
(2) Relationship between the amount of nutrient supply material added and the growth rate of microalgae In order to control the growth rate of microalgae, it is possible to change the amount of nutrient supply material added to seawater.
The specific growth rate of Skeletonema was calculated from the theoretical elution amount of phosphate phosphorus when the amount added to seawater was varied for a nutrient supply material with a shell addition amount of 10%. The results are shown in FIG.

<考察>
栄養分供給資材を海水に添加しない場合、スケレトネマの比増殖速度は0.062d-1であり、微細藻類はほとんど生育しない。貝殻添加量10%の栄養分供給資材を0.4g/Lの割合で添加すると、比増殖速度が0.65d-1へ上昇した(栄養分供給資材無添加の場合の約10倍)。さらに、貝殻添加量10%の栄養分供給資材を4g/Lの割合で添加すると、比増殖速度が0.76d-1へと上昇し、ほぼ最大増殖速度に達した。
これらの結果より、海水に添加する栄養分供給資材の量を変化させることによって、微細藻類の増殖速度を制御することができることがわかった。
<Consideration>
When no nutrient-supplying material is added to seawater, the specific growth rate of Skeletonema is 0.062 d -1 , and almost no microalgae grows. When a nutrient supply material containing 10% shell addition was added at a rate of 0.4 g/L, the specific growth rate increased to 0.65 d -1 (approximately 10 times the rate when no nutrient supply material was added). Furthermore, when a nutrient supply material containing 10% of shells was added at a rate of 4 g/L, the specific growth rate increased to 0.76 d -1 , almost reaching the maximum growth rate.
These results revealed that the growth rate of microalgae can be controlled by changing the amount of nutrient supply material added to seawater.

実施例3
神戸市内の畜産系廃棄物のメタン発酵消化液600mL、及びカキ殻粉(サンライム(登録商標)(粒子径1.6mm未満):丸栄株式会社製)60gを、700mLの円形のディスポーザブルカップ内で混合し、50℃の乾燥機で水分を蒸発させ、栄養分供給資材を作製した。
また、比較例区用の比較試料として、純水600mL及び高炉セメントB種60gを、700mLの円形のディスポーザブルカップ内で混合し、50℃の乾燥機で水分を蒸発させ、比較例区用の比較試料を作製した。
Example 3
600 mL of methane-fermented digestive liquid from livestock waste in Kobe city and 60 g of oyster shell powder (Sunlime (registered trademark) (particle size less than 1.6 mm) manufactured by Maruei Co., Ltd.) were placed in a 700 mL circular disposable cup. The mixture was mixed and water was evaporated in a dryer at 50°C to produce a nutrient supply material.
In addition, as a comparison sample for the comparative example, 600 mL of pure water and 60 g of blast furnace cement type B were mixed in a 700 mL circular disposable cup, and the water was evaporated in a dryer at 50°C. A sample was prepared.

試験例6(本発明の栄養分供給資材によるカキの生育試験)
栄養分供給資材から溶出する栄養塩でカキが生育するかを検証した。
40cm×30cm×20cm(24L)の水槽に、広島県竹原市地先の自然海水を砂ろ過し、海水交換率が2回転/日となるように常時かけ流した。実施例区には、水槽の底に実施例3で製造した栄養分供給資材を3個設置した。比較例区には、水槽の底に比較試料を3個設置した。また、実施例区及び比較例区について、広島県産の1齢カキを10個体投入した試験区と、カキを投入しない試験区をそれぞれ設けた。試験区の詳細は以下の通りである。
Test Example 6 (Oyster growth test using the nutrient supply material of the present invention)
We verified whether oysters could grow with the nutrient salts leached from the nutrient supply materials.
Natural seawater from Takehara City, Hiroshima Prefecture was sand-filtered into a 40 cm x 30 cm x 20 cm (24 L) aquarium, and the water was constantly poured into the water tank at a seawater exchange rate of 2 rotations/day. In the example area, three nutrient supply materials manufactured in Example 3 were installed at the bottom of the aquarium. In the comparative example area, three comparative samples were placed at the bottom of the aquarium. Furthermore, for the example plots and comparative example plots, a test plot was prepared in which 10 first-age oysters from Hiroshima Prefecture were introduced, and a test plot was prepared in which no oysters were introduced. Details of the test area are as follows.

・実施例区1:栄養分供給資材
・実施例区2:栄養分供給資材+カキ
・比較例区1:比較試料
・比較例区2:比較試料+カキ
- Example area 1: Nutrient supply materials - Example area 2: Nutrient supply materials + oysters - Comparative example area 1: Comparative sample - Comparative example area 2: Comparative sample + oysters

それぞれの実験は3連で行った。実験開始から3週間目以降からは、気温上昇に伴う水槽内の溶存酸素濃度の不足が予測されたことから、エアーストーンを用いてエアレーションを行った。さらに、実験開始から5週間目にそれぞれの水槽に栄養分供給資材又は比較試料を3個追加した。
定期的に、直上水の塩分、及び水温を測定し、0.45μmのシリンジフィルターでろ過した後、溶存態のリン酸イオン及び硝酸イオンをフローインジェクション分析(流れ分析装置:共立理化学研究所)で、アンモニウムイオンをサリチル酸変法を用いた吸光光度法(DR 1900:HACH)で、及び、亜硝酸イオンをナフチルエチレンジアミン吸光光度法(UV-2600:島津製作所)でそれぞれ測定した。また、直上水500mLをガラス繊維ろ紙(GF/F:Whatman)でろ過し、クロロフィルを捕捉し、冷暗所でアセトン抽出した後、クロロフィルa濃度(Trilogy: Turner designs)を測定した。カキの殻の長さ及びカキの殻の高さをノギスで測定した。また、カキの質量を、カキ殻に付着している藻類をたわしで除去した後に測定した。
Each experiment was performed in triplicate. From the third week after the start of the experiment, it was predicted that the dissolved oxygen concentration in the aquarium would become insufficient as the temperature rose, so aeration was performed using an air stone. Furthermore, three nutrient supply materials or comparison samples were added to each aquarium five weeks after the start of the experiment.
Periodically, the salinity and temperature of the water directly above the water are measured, and after filtering with a 0.45 μm syringe filter, dissolved phosphate ions and nitrate ions are analyzed using flow injection analysis (flow analyzer: Kyoritsu Physical and Chemical Research Institute). , ammonium ions were measured by spectrophotometry using a modified salicylic acid method (DR 1900: HACH), and nitrite ions were measured by naphthylethylenediamine spectrophotometry (UV-2600: Shimadzu Corporation). In addition, 500 mL of the water immediately above the filter was filtered using glass fiber filter paper (GF/F: Whatman) to capture chlorophyll, and after extraction with acetone in a cool and dark place, the chlorophyll a concentration (Trilogy: Turner designs) was measured. The length of the oyster shell and the height of the oyster shell were measured using calipers. In addition, the mass of the oyster was measured after removing algae attached to the oyster shell with a scrubbing brush.

各試験区のアンモニア態窒素濃度の経日変化を表11及び図16に示す。 Table 11 and FIG. 16 show the daily changes in ammonia nitrogen concentration in each test plot.

表11及び図16より、実施例区1及び2では、比較例区1及び2に比べて、アンモニア態窒素濃度が高かった。34日目において、水槽内に藻類が繁茂し、アンモニア態窒素が藻類の増殖に使用され、枯渇したと考えられた。以降、栄養分供給資材を追加すると、48日目では、再び、実施例区1及び2では、比較例区1及び2に比べてアンモニア態窒素濃度が高かった。以上より、栄養分供給資材からアンモニア態窒素が溶出し、水槽内の海水のアンモニア態窒素濃度を上昇させたと考えられる。
なお、データは示さないが、実施例区1及び2においては、栄養分供給資材から硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素が溶出したことが確認された。
From Table 11 and FIG. 16, the ammonia nitrogen concentration was higher in Example Sections 1 and 2 than in Comparative Example Sections 1 and 2. On the 34th day, algae grew in the aquarium, and it was thought that ammonia nitrogen was used for the growth of algae and was depleted. After that, when the nutrient supply material was added, on the 48th day, the ammonia nitrogen concentration was again higher in Example plots 1 and 2 than in Comparative example plots 1 and 2. From the above, it is thought that ammonia nitrogen was eluted from the nutrient supply material and increased the ammonia nitrogen concentration in the seawater in the aquarium.
Although data is not shown, in Example Sections 1 and 2, it was confirmed that nitrate nitrogen and nitrite nitrogen were eluted from the nutrient supply materials.

次に、各試験区のリン酸態リン濃度の経日変化を表12及び図17に示す。 Next, Table 12 and FIG. 17 show the daily changes in phosphate phosphorus concentration in each test group.

表12及び図17より、試験期間を通して、実施例区1及び2では、比較例区1及び2に比べて、リン酸態リンの濃度が高かった。以上より、栄養分供給資材からリン酸態リンが溶出し、水槽内の海水のリン酸態リン濃度を上昇させたと考えられる。 From Table 12 and FIG. 17, the concentration of phosphate phosphorus was higher in Example Sections 1 and 2 than in Comparative Example Sections 1 and 2 throughout the test period. From the above, it is thought that phosphate phosphorus was eluted from the nutrient supply material and increased the phosphate phosphorus concentration in the seawater in the aquarium.

次に、各試験区のケイ酸態ケイ素濃度の経日変化を表13及び図18に示す。 Next, Table 13 and FIG. 18 show the daily changes in the silicon silicate concentration in each test group.

表13及び図18より、試験期間を通して、実施例区1及び2では、比較例区1及び2に比べて、ケイ酸態ケイ素の濃度が高かった。以上より、栄養分供給資材からケイ酸態ケイ素が溶出し、水槽内の海水のケイ酸態ケイ素濃度を上昇させたと考えられる。 From Table 13 and FIG. 18, the concentration of silicon silicate was higher in Example Sections 1 and 2 than in Comparative Example Sections 1 and 2 throughout the test period. From the above, it is considered that silicic acid silicon was eluted from the nutrient supply material and increased the silicic acid silicon concentration in the seawater in the aquarium.

各試験区のクロロフィルa濃度の経日変化を、表14及び図19に示す。 Table 14 and FIG. 19 show the daily changes in chlorophyll a concentration in each test section.

表14及び図19より、試験期間を通して、実施例区1及び2では、比較例区1及び2に比べて、クロロフィルa濃度が高かった。これは、栄養分供給資材から溶出した栄養塩を利用して、植物プランクトンが増殖したことを示している。 From Table 14 and FIG. 19, throughout the test period, the chlorophyll a concentration was higher in Example sections 1 and 2 than in Comparative example sections 1 and 2. This indicates that phytoplankton multiplied using the nutrient salts eluted from the nutrient supply materials.

実験開始から91日間のカキの重量ベースの相対成長率を表15及び図20に示し、カキ殻の高さの相対成長率を表16及び図21に示す。 The weight-based relative growth rate of oysters for 91 days from the start of the experiment is shown in Table 15 and FIG. 20, and the relative growth rate of oyster shell height is shown in Table 16 and FIG. 21.

表15~16及び図20~21より、実施例区2では、比較例区2に比べて、カキの重量及びカキ殻の高さの増加が認められた。これより、カキの成長が示唆された。 From Tables 15 to 16 and Figures 20 to 21, an increase in the weight of oysters and the height of oyster shells was observed in Example Section 2 compared to Comparative Example Section 2. This suggested that the oysters were growing.

試験例7(本発明の栄養分供給資材による悪臭ガスの脱臭試験)
メタン発酵消化液及び栄養分供給資材から発生する悪臭ガスを代表して、硫化水素、アンモニア、アミン類、メルカプタン類、プロピオンアルデヒド及びメチルエチルケトンの脱臭試験を以下の方法で行った。
メタン発酵消化液の液面付近に、硫化水素検知管(No.4LK:株式会社ガステック製)アンモニア検知管(No.3L:株式会社ガステック製)、アミン類検知管(No.180:株式会社ガステック製)、メルカプタン類検知管(No.70L:株式会社ガステック製)、プロピオンアルデヒド(No.151L:株式会社ガステック製)及びメチルエチルケトン(No.151L:株式会社ガステック製)を近づけ、それぞれの濃度を測定した。
メタン発酵消化液から発生する硫化水素の濃度は4ppmであり、アンモニアの濃度は15ppmであり、アミン類の濃度は200ppmであり、メルカプタン類の濃度は0.05ppm未満であり、プロピオンアルデヒドの濃度は2.4ppm未満であり、メチルエチルケトンの濃度は2.1ppm未満であった。なお、これらの悪臭ガスの濃度は、メタン発酵消化液の種類、メタン発酵条件、メタン発酵の基質等によって変動する。
同様に、実施例2で作製した試料4(貝殻の添加量が10%である栄養分供給資材)の表面に、それぞれの検知管を近づけ、悪臭ガス濃度を測定したところ、硫化水素の濃度は0.25ppm未満であり、アンモニアの濃度は0.2ppm未満であり、アミン類の濃度は0.5ppm未満であり、メルカプタン類の濃度は0.05ppm未満であり、プロピオンアルデヒドの濃度は2.4ppm未満であり、メチルエチルケトンの濃度は2.1ppm未満であった。
これらの結果より、メタン発酵消化液を栄養分供給資材とすることで、硫化水素等の悪臭ガス等の発生が抑制されることがわかった。
Test Example 7 (Deodorization test of malodorous gas using the nutrient supply material of the present invention)
Deodorization tests were conducted on hydrogen sulfide, ammonia, amines, mercaptans, propionaldehyde, and methyl ethyl ketone, representing malodorous gases generated from methane fermentation digestive juices and nutrient supply materials, using the following method.
Near the liquid level of the methane-fermented digestive juice, hydrogen sulfide detection tube (No. 4LK: manufactured by Gastech Co., Ltd.), ammonia detection tube (No. 3L: manufactured by Gastec Co., Ltd.), and amines detection tube (No. 180: manufactured by Gastec Co., Ltd.) are placed. (manufactured by Gastech Co., Ltd.), mercaptans detection tube (No. 70L: made by Gastech Co., Ltd.), propionaldehyde (No. 151L: made by Gastec Co., Ltd.), and methyl ethyl ketone (No. 151L: made by Gastec Co., Ltd.) were brought close together. , the respective concentrations were measured.
The concentration of hydrogen sulfide generated from methane fermentation digestive fluid is 4 ppm, the concentration of ammonia is 15 ppm, the concentration of amines is 200 ppm, the concentration of mercaptans is less than 0.05 ppm, and the concentration of propionaldehyde is The concentration of methyl ethyl ketone was less than 2.1 ppm. Note that the concentration of these malodorous gases varies depending on the type of methane fermentation digestive juice, methane fermentation conditions, methane fermentation substrate, etc.
Similarly, when each detection tube was brought close to the surface of Sample 4 (nutrient supply material containing 10% seashells) prepared in Example 2 and the concentration of malodorous gas was measured, the concentration of hydrogen sulfide was 0. The concentration of ammonia is less than 0.2 ppm, the concentration of amines is less than 0.5 ppm, the concentration of mercaptans is less than 0.05 ppm, and the concentration of propionaldehyde is less than 2.4 ppm. and the concentration of methyl ethyl ketone was less than 2.1 ppm.
These results revealed that by using methane-fermented digestive fluid as a nutrient supply material, the generation of foul-smelling gases such as hydrogen sulfide can be suppressed.

Claims (10)

メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び、貝殻を含有する栄養分供給資材。 Nutrient supply material containing methane-fermented digestive fluid or its concentrate and shells. 前記栄養分が、窒素(N)、リン(P)及びケイ素(Si)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載の栄養分供給資材。 The nutrient supply material according to claim 1, wherein the nutrient contains at least one selected from the group consisting of nitrogen (N), phosphorus (P), and silicon (Si). 前記栄養分が窒素であり、前記窒素の溶出が、アンモニア態窒素として0.02~50mg-N/gに制御された、請求項1に記載の栄養分供給資材。 The nutrient supply material according to claim 1, wherein the nutrient is nitrogen, and the elution of the nitrogen is controlled to 0.02 to 50 mg-N/g as ammonia nitrogen. 前記栄養分がリンであり、前記リンの溶出が、リン酸態リンとして0.0085~7.7mg-P/gに制御された、請求項1に記載の栄養分供給資材。 The nutrient supply material according to claim 1, wherein the nutrient is phosphorus, and the elution of the phosphorus is controlled to 0.0085 to 7.7 mg-P/g as phosphate phosphorus. 前記栄養分がケイ素であり、前記ケイ素の溶出が、ケイ酸態ケイ素として0.01~225mg-Si/gに制御された、請求項1に記載の栄養分供給資材。 The nutrient supply material according to claim 1, wherein the nutrient is silicon, and the elution of the silicon is controlled to 0.01 to 225 mg-Si/g as silicate silicon. 圧縮強度が、15~90mN/mmである、請求項1に記載の栄養分供給資材。 The nutrient supply material according to claim 1, having a compressive strength of 15 to 90 mN/mm 2 . 前記メタン発酵消化液に対する前記貝殻の添加量が、7.5~33.5%である、請求項1に記載の栄養分供給資材。 The nutrient supply material according to claim 1, wherein the amount of the shell added to the methane-fermented digestive fluid is 7.5 to 33.5%. 前記貝殻が、カキ殻である、請求項1に記載の栄養分供給資材。 The nutrient supply material according to claim 1, wherein the shell is an oyster shell. メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を含有する栄養分供給資材を含む、藻類増殖促進材。 An algae growth promoting material comprising a methane fermentation digestive juice or its concentrate and a nutrient supplying material containing shells. メタン発酵消化液又はその濃縮物、及び貝殻を含有する栄養分供給資材を含む、藻類の増殖速度制御材。 A material for controlling the growth rate of algae, comprising a nutrient supply material containing methane-fermented digestive fluid or its concentrate, and shells.
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