JPH0535117B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は蓄糞、人糞などの排泄物の悪臭を除去
しながら、同時にこれら排泄物を原料として土壌
改良に有益な腐植酸を人工的に製造する方法に関
する。

〔背景技術〕

作物は無機物を養分として有機物を作り、有機
物である作物は動物に利用された後、微生物によ
つて無機化され、再び作物の養分として吸収され
る。この自然界のサイクルによつて農業の連続性
が保たれる。

しかるに、近年、農業の生産性を高めるために
作物農家と蓄産農家の分離、専業化が進んだ結
果、本来あるべき自然のサイクルが断たれ、いく
つかの重大な弊害を生むに至つている。

一つは蓄産から生ずる大量の排泄物の問題であ
る。すなわち、蓄産農家にあつては機械化、大規
模化により蓄糞などの大量の排泄物が発生する。
これら家蓄の排泄物は今や年間平均5600万ｔに達
し、そのうち肥料として利用されているのは６〜
７万ｔ（0.001％程度）にすぎず残りは山野に投棄
されている。このため、近隣に悪臭公害と河川及
び湖沼の汚染公害をもたらし、蓄産の経営自体が
危機にさらされているのが現状である。

他方、作物農家にあつては化学肥料の多用に伴
い地力の根源である有機物の不足による土壌の疲
弊が進み、ひいては表土流出という世界的な問題
をひきおこしている。

これらの問題を解決するべく種々の蓄糞肥料化
処理方法が知られているが、下記のような欠点が
あり、満足を得るものがない。

すなわち、天日、重油（火力）等で蓄糞等を乾
燥して肥料化する乾燥式処理方法は処理中に耐え
難い悪臭が発生する。特に重油乾燥式は悪臭が著
しいため現在ではほとんど採用されていない。ま
た、天日乾燥式は悪臭公害もさることながら、大
量処理ができない上、天候や季節に影響されるた
め商品化は困難であり自家消費程度にしか利用さ
れていない。しかもこれら乾燥式処理方法はいず
れも肥料化された製品が水分を含むと元の糞に戻
つてしまうという難点がある。

このため、今日では蓄糞等を発酵させて肥料化
する発酵処理方法が主流となつているが、この方
式は処理に30日乃至120日、平均60日を要し、大
きな場所を要する割に１日当りの処理量が限られ
るほか、発酵処理中に長期間にわたつて悪臭が発
生し続けるため新たな公害をひきおこしている。
また、完全発酵が困難なため肥料化した場合の製
品にムラがあり、且つ二次発酵により悪臭が発生
するため商品化が困難であつた。

このように、従来の蓄糞処理方法には処理中及
び処理後の悪臭と処理時間に問題があるほかさら
に土壌の肥沃化という点で以下のような重大な欠
点がある。すなわち、乾燥式、発酵式のいづれも
蓄糞をそのまま堆肥化するにすぎないため早期に
完全分解してしまい地力の根源である腐植物質を
生成しない。従つて、肥料としての機能はあるけ
れども地力強化としての土壌改良にはなり得ない
のである。

尚、蓄糞にオガクズを混合して発酵させる処理
方法が知られているが混合物中の蓄糞が早期に分
解するのに対し、オガクズは容易に分解しないた
め土壌改良の機能を有しないだけでなく、オガク
ズだけが未分解のまま土壌中に層状の障害物とし
て残る弊害がある。

〔発明の目的〕

以上の問題に鑑み、本発明の目的は蓄糞、人糞
等の排泄物から発生する悪臭を除去しながらこれ
ら排泄物を原料として土壌改良に有益な腐植酸を
人工的に生成することにより蓄糞による悪臭公害
と有機物の不足による土壌疲弊を同時に解決する
ことにある。

本発明の他の目的は自然物に近い腐植酸を短期
間に人工的に生成することにある。

本発明のさらに他の目的は、原料及び添加物の
水分含有量に対し、製品のムラのない人工腐植酸
の製造方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明者は大量に発生する蓄糞から悪臭等の公
害をなくし、有効な肥料を作り出すべく種々研究
を重ねた結果、蓄糞、人糞などを原料とし、この
原料にミズゴケ泥炭またはミズゴケ泥炭とリグニ
ンスルホン酸を添加物として混合し、この混合物
を反応槽において少なくとも60℃以上に加圧混練
するとともに、混練した混合物の少なくとも一部
を乾燥させた後加圧混練前の原料糞と添加物の混
合物に循環混合して再度前記加圧混練を反復する
工程を少なくとも一回施すことにより腐食酸を短
時間に人工的に製造することができたものであ
る。

〔発明の実施例〕

有機物と微生物によつて土壌中で長時間をかけ
て生成される天然の土壌腐植酸はその化学構造が
一様ではないものの構成成分の50％はアミノ酸、
グリコサミン、芳香族化合物及び官能基からなる
暗色の物質である。

このうち、アミノ酸、グリコサミンの組成は微
生物に特異的に含まれているアミノ酸及びアミノ
糖の含有濃度がきわめて高く、これは微生物の遺
体によるものである。また、芳香族化合物は微生
物によつて分解されにくいリグニンを主体とし、
他の有機物や微生物の中間代謝産物から構成され
ている。

すなわち、腐植物は動植物、微生物遺体および
微生物の中間代謝産物に由来する芳香族化合物が
炭水化物の関与のもとにタンパク質やペプタイド
化合物と重縮合をくり返して生成された酸性で暗
色の高分子物質であることが知られている。

本発明の特徴は人及び鶏、豚、牛などの家蓄の
排泄物（以下蓄糞という）を原料とし、これにミ
ズゴケ泥炭を主材とする添加物を混合した後加圧
混練するとともに、混練後の反応生成物少なくと
も一部を乾燥させた後、加圧混練前の原料糞と前
記添加物の混合物に混合し、これをさらに加圧混
練して腐植酸を製造することにある。

一般に、鶏、豚などの蓄糞及び人糞は(1)その
３／１の量を占める各種の腸内菌及び未消化物か
らなる蛋白質、(2)セルロース、ヘミセルロース、
糖澱粉などの炭水化物、(3)リグニン、及び(4)アミ
ノ糖類である腸内粘質物、などの有機成分を含ん
でいる。これらの蓄糞は易分解性のためそのまま
では土壌中で完全分解し易く腐植となりにくいも
のである。このため本発明は第１図に示すように
まず第一工程として原料である蓄糞に可溶性炭水
化物、ヘミセルロース及びキノン系物質の含有量
が多い下等植物であるところのミズゴケ泥炭を主
成分とする添加物を混入し充分に混合する。

ここでミズゴケ泥炭とは上層のミズゴケ部分と
下層の泥炭化したミズゴケを総称し、いずれをも
意味する趣旨である。

添加物はミズゴケ泥炭単独かあるいはミズゴケ
泥炭を主成分としてこれにリグニンスルホン酸を
混合（例えばミズゴケ泥炭70重量％に対しリグニ
ンスルホン酸30重量％）したものを用いる。すな
わち、製品としての腐植酸に含まれるリグニンは
土壌中における腐植酸の急激な分解を抑制して長
期にわたる土壌改良効果を上げるとともに、土壌
の団粒構造化を促進する上で重要であるが、原料
糞は牛糞で約29.8％、豚糞で約13.8％、鶏糞で約
8.5％のリグニンを含んでおり、またミズゴケ泥
炭自体にも少量ながらリグニンが含まれているの
で、原料糞のリグニン含有量が多い場合、あるい
は比較的分解の早い腐植酸を得たい場合はミズゴ
ケ泥炭のみを添加物として混合すれば足り、他方
リグニン含有量の少ない原料糞を使用する場合や
分解の遅い腐植酸を製造する場合の添加物はミズ
ゴケ泥炭を主体としてそのほかにリグニンスルホ
ン酸を加えるのが有利である。

これら添加物はリグニン成分を除き比較的分解
し易いのでそのまま使用することもできるが、次
の反応工程における原料糞との反応分解条件の差
をなくし、円滑な反応を促進させるためにより好
ましくは予め硝酸あるいは硫酸などで酸処理を施
して用いるのが望ましい。

添加物の上記酸処理は反応促進効果を上げるだ
けでなく使用する酸に応じてアンモニアを硝酸ア
ンモニアあるいは硫酸アンモニア等に固定する作
用があり、さらには原料糞の脱臭作用にも有利に
働く。

原料糞に対する添加物の混合比率は重量比で２
〜60％が実施可能の範囲であるが反応速度、製品
の品質等から10〜30％程度とするのが望ましい。

このように原料糞に前記添加物を混合すること
により反応の前工程と原料糞の脱臭処理が同時に
なされることになる。

すなわち、蓄糞の悪臭の成分は主としてアンモ
ニア、メチルカプタン、硫化水素、トリメチルア
ミン、二硫化メチル等であるが、これらは(1)添加
物のリグニンの官能基との反応、(2)酸処理で与え
られた酸による反応分解、(3)ミズゴケ泥炭による
臭いの吸着、並びに(4)ミズゴケ泥炭から溶出され
る有機酸、キノン類との反応などにより効果的に
脱臭される。このことは、原料糞に前記添加物を
混合した時点ですでに悪臭がなくなることを意味
するもので、従来の方法及び装置が処理中の原料
糞の悪臭を耐え難いものにし事実上作業不能にし
ていた点に鑑みると、本発明の上記工程は悪臭公
害を防止する上できわめて意義が深い。

次に、原料糞と添加物を充分に混ぜ合せた混合
物を反応槽において加圧混練しながら60℃以上、
好ましくは80℃前後の高温下で分解及び反応させ
る。

このように原料糞と添加物の混合物を高温高圧
の条件下で混練することにより、糞の腸内菌蛋
白、未消化蛋白、腸内粘質物のアミン糖類等が分
解するとともにこれらの分解生成物と、原料糞及
び添加物中の変成リグニン及び／またはミズゴケ
泥炭に含まれているキノン系物質及び可溶性炭水
化物の分解物とがそれぞれ反応し、主として、 (1) リグニンとアミノ酸の複合体及び分解の浅い
場合はタンパクとの複合体 (2) キノン系物質とアミノ酸化合物 (3) 炭水化物分解物とアミノ酸化合物 などが生成される。同時に、加圧混練の際に他の
少量含有物も分解及び重縮合を複雑多様にくり返
す。

次いで、このように原料糞と添加物の混合物を
加圧混練により分解反応させた生成物の少なくと
も一部を充分に乾燥することにより未分解の腸内
菌及びその細胞壁を分解し易くした後、これを原
料糞と添加物の未反応混合物に混入させ前記の加
圧混練を反復する。乾燥及び混入に供する量は反
応の進行度合及び原料糞等の水分含有率によつて
必ずしも一定ではないが、通常は加圧混練された
生成品の約50％を循環させることができる。より
好ましい実施として、加圧混練前の原料糞と添加
物の混合物の水分を検出し、検出値に応じて混入
量を調整することも可能である。

加圧混練ずみの生成品の一部を乾燥させて未反
応の混合物と共に反復して加圧混練する上記工程
を便宜的に乾燥反復工程と呼ぶことにする。かか
る乾燥反復工程を設ける理由及び利点は以下の通
りである。

すなわち、原料糞の約１／３は腸内微生物であ
るがこれらの腸内菌は他の含有物に比べ細菌特有
の細胞壁構造の為に分解しにくく、従つて一回の
加圧混練では所望程度に分解反応の進んだ腐植酸
を得にくい。

また一回だけの加圧混練では反応進行度が一様
なため自然界の土壌腐植酸のように重縮合の程度
がさまざまで構造不均一な物質との間に開きがあ
り、さらには原料糞の水分含有量によつて生成腐
植酸の品質にムラが生ずるという問題がある。

本発明では前記の乾燥反復工程を径ることによ
りこれらの問題を同時に解決することができる。
従つて本発明は該乾燥反復工程を必ずしも一回に
限定せず、必要に応じて数回くり返す場合を含む
ものである。

以上のように、原料糞と添加物の混合工程、混
合物の加圧混練工程及び一次または数次の乾燥反
復工程を順次径過することにより暗色の腐植酸が
生成される。

本発明の方法による腐植酸の製造は以下に述べ
る一連の装置によつて短時間に大量生産が可能で
ある。以下に第２乃至第４図を参照して詳明す
る。

原料糞は原料糞タンク１からモータ２で作動す
る二軸スクリユ３で混練されながら給送パイプ４
を介して混合機５の投入口６から混合機５内に送
られる。他方ミズゴケ泥炭またはミズゴケ泥炭と
リグニンスルホン酸の混合物からなる添加物は、
必要に応じて酸処理された後、添加物タンク７か
らベルトフイーダ８を介して混合機５の投入口６
から混合気５内に供給される。かくして原料糞と
添加物は混合機５内で合流され、モータ９で作動
するスクリユー式混合機５で混合と脱臭処理を同
時に行いながら出口側５′へ押しやられる。

混合機５の出口側５′は二軸式連続加圧混練機
１１とパイプ１０を介して連通しているとともに
このパイプ１０にはモータ１２で作動する送り出
し装置１２′が介装され、原料糞と添加物の混合
物を前記加圧混練機１１に導入するようになつて
いる。

加圧混練機１１の内部軸方向には、第４図に示
すように後方にスクリユ１１ａを有し且つ前方に
複数の攪拌翼１１ｂを固設した一対の軸１１ｃ，
１１ｃが平行に枢着され、モータ１３により回転
するように組付けられている。

かくして原料糞と添加物の混合物は加圧混練機
１１においてスクリユ１１ａで加圧され、攪拌翼
１１ｂによつて混練及び剪断されることにより少
なくとも60℃以上、好ましくは80℃前後に昇温さ
れ、この高温高圧下において前記分解及び反応が
行われる。尚、１４は温度検出機である。

加圧混練機１１は後部側に内部の生成物を製品
として取出すためのスクリユコンベアなどの製品
取出装置１５と乾燥機１６に連絡するベルトコン
ベアなどの搬送手段１７を備えているとともにこ
れら製品取出装置１５と搬送手段１７へ内部生成
物を選択的にあるいは所望割合で同時に送り出す
ための排出制御装置１８を有している。乾燥機１
６は一端側すなわち上流側が前記搬送手段１７を
介して前記加圧混練機１１の内部に連絡し、他端
側すなわち下流側はベルトフイーダなどの供給装
置１９と投入口２０を介して前記混合機５の内部
に連絡するように設置されている。従つて加圧混
練機１１の前記搬送手段１７から送り出された反
応生成物は乾燥機１６によつて所望の乾燥度で乾
燥された後、混合機５に循環され、混合機５内に
供給されて来る後続の原料糞と添加物の混合物と
混ぜ合わされた後、再び加圧混練機１１において
高温加圧下で混練され、分解、反応をくり返す。
以上の工程をくり返した後加圧混練機１１内の反
応生成物が所望構造の腐植酸に生成された時点で
これを製品取出装置１５から排出させ、粉体ある
いはペレツトに成形して袋詰めをする。尚、製品
取出しは乾燥機１６への循環を維持しながら行う
ことはもちろん可能であり、一連の工程を休みな
く連続運転することができる。

尚、所望により、混合機５に内部混合物の水分
含有率を検出するセンサ２１を取付け、該センサ
２１の出力信号により乾燥機１６と混合機５間の
供給装置１９の供給量をコントロールし、これに
より混合機５内の混合物の水分に応じて混合機５
への乾燥生成物の混入量を調節するように構成す
ることができる。このように構成する場合は原料
糞の水分に変動があつても生成される腐植酸の水
分を自動的に一定に保ち、製品の均質化を計るこ
とができる。

尚、本発明方法を上記装置で実施する場合の原
料投入から製品取出しまでの所要時間は約40分で
ある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の方法は原料蓄糞の悪臭を
除去しながら有機質肥料として有用な腐植酸を短
時間で量産できるので悪臭公害の防止と土壌改良
を同時に達成することができる。特に処理の初期
工程からすでに悪臭がなくなるので作業者及び処
理場所の確保が容易となり、利用度が拡大する。
従つて蓄糞の放置がなくなるから悪臭公害や汚染
公害の防止に大きく寄与できる。

さらに、半成品の一部をくり返し分解、反応さ
せて混合するので製品としての腐植酸は分解、反
応の進んだものから浅いものまで種々雑多な成分
で構成されることになる。従つて、自然の土壌腐
植酸に近く長期間にわたつて土壌改良効果が得ら
れる。

また、本発明方法を前記装置で実施する場合
は、工程を連続的に行うので処理時間が早いう
え、製品ムラのない腐植酸を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の処理工程を示すフローシ
ート、第２図は本発明を実施する装置の一例を示
す平面図、第３図は同側面図、第４図は第２図の
要部拡大断面図である。 １……原料糞タンク、５……混合機、７……添
加物タンク、１１……加圧混練機、１２……送り
出し装置、１５……製品取出装置、１６……乾燥
機、１９……供給装置、２１……センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原料蓄糞にミズゴケ泥炭を主材とする添加物
   を混合し、該混合物を60℃以上に加圧混練すると
   ともに、加圧混練した反応生成物の少なくとも一
   部を乾燥させた後加圧混練前の原料糞と前記添加
   物の混合物に混合して再度60℃以上に加圧混練す
   る工程を少なくとも一回施すことを特徴とする、
   蓄糞から悪臭を除去し同時に腐植酸を製造する方
   法。 ２ 添加物が主材のミズゴケ泥炭にリグニンスル
   ホン酸を加えてなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３ 添加物に予め酸処理を施すことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項及び第２項記載の方法。 ４ 原料糞に対する添加物の混合比が10乃至30重
   量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第３項記載の方法。 ５ 加圧混練する混合物の含水率がほぼ一定にな
   るように、原料糞と添加物の混合物の水分含有率
   に応じて乾燥生成物の混合量を調整することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項記載の
   方法。