JPH0768072B2 - 窒素固定菌を使用する有機肥料の製造方法 - Google Patents

窒素固定菌を使用する有機肥料の製造方法

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JPH0768072B2 JP60293057A JP29305785A JPH0768072B2 JP H0768072 B2 JPH0768072 B2 JP H0768072B2 JP 60293057 A JP60293057 A JP 60293057A JP 29305785 A JP29305785 A JP 29305785A JP H0768072 B2 JPH0768072 B2 JP H0768072B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は窒素固定菌を使用する有機肥料の製造方法に関
する。
(従来技術の問題点) 従来有機肥料の製造方法としては、種々の原料、色々の
方法が考えられ、実施されてきたが、何れも原料の入
手、コストの点で問題があった。
(本発明の目的) 本発明は、前記の問題点を解決し、最も安価で且つ入手
し易い原料にて最も経済的で良質の有機肥料を合理的に
製造することを目的とする。
(問題を解決するための手段) 本発明に於ては、本発明者の居住する沖縄地方等に大量
に存在するコーラリーフと家畜の糞尿及び下水処理廃棄
物と、砂糖黍のしぼり滓等のセルロース等を主原料とす
ることで最も安価で且つ入手し易いものを原料とし、こ
れに有機物、無機塩等を添加し、培養槽に入れ添加菌な
どを加えて共生培養するのである。即ち、 コーラルリーフ(サンゴ礁)を粉末粒子10〜200メッシ
ュに加工した粉末と、家畜の糞尿及び下水処理廃棄物
と、セルロース系粉砕物(植物繊維素)等と有機物、無
機塩等を混合し、温度とpHとを調整して空気を送り乍ら
培養槽内で所要時間培養するに於て、添加菌としてアゾ
トバクター・ヴィネランデイ(Azotobacter Vinelandi
i)、バチリウス・メガテリウム(Bacillus Megateru
m)、リゾビウム・レグミノサルム(Rhizobium Legumin
osarum)等の窒素固定菌を加える有機肥料の製造方法に
於て、前記培養槽内の被処理物のpHを5.5〜7.5の範囲内
にすると共に、粗繊維分解菌トルコデルマ・ビリデー
(Trichoderma Virde)と、酵母菌カンディダ・ユティ
リス(Candida Utilis)とを共生培養し、窒素固定化の
大なる培養物とする有機肥料の製造方法である。
本発明に於ては、レス(Loess)砂漠の風積物及び火山
灰土壌等の所要の土壌や石炭殻(石炭のたきがら灰)を
利用することができる。
(窒素固定菌を使用する共生培養方法として)、所要の
土壌粒子(レースLoess(砂漠の風積物)、火山灰土
壌)とコーラルリーフ粉末(CaCo3)または石灰分(Ca
O)とを混合し、家畜糞尿及び植物繊維素(セルロース
系粉砕物)等と、有機酸、無機塩等を混合し、温度とpH
とを調整し、空気を送り乍ら培養槽で培養するに於て、
添加菌として、アゾトバクター・ヴィネランデイ(Azot
obacter Vinelandii)、バチリウス・メガテリウム(Ba
cillus Megaterum)、リゾビウム・レグミノサルム(Rh
izobium Leguminosarum)等の窒素固定菌を加える有機
肥料の製造方法に於て、前記培養槽内の被処理物のpHを
5.5〜7.5の範囲内にすると共に、粗繊維分解菌トルコデ
ルマ・ビルデ(Trichoderma Virde)と、酵母菌カンデ
ィダ・ユティリス(Candida Utilis)とを共生培養し、
窒素固定化の大なる培養物とする有機肥料の製造方法で
ある。
本発明の前記有機肥料の製造方法に於ては、前記添加菌
としての窒素固定菌へ栄養分を与えるための緑藻類クロ
レラ(Chlorella)を加えることが好ましい。
本発明の前記有機肥料の製造方法に於ては、前記培養槽
が多槽式であってH/Nの時差(但しHは培養時間、Nは
槽数)を以て連続培養するものであるようにすることが
好ましい。
本発明の前記有機肥料の製造方法に於ては、前記培養槽
内での菌類の栄養源とpHの(5.5〜7.5の範囲への)調整
とのために、ブドウ糖、又は硫安、又は尿素、又はアン
モニヤ、又は過燐酸カルシウム、又は過燐酸カリ、又は
硫酸マグネシウム、又は硝酸カリウムが添加されるもの
である。
本発明に於て使用される前述の微生物の入手先は次の通
りである。
(1) アゾトバクター・ヴィネランデイ(Azotobacte
r Vinelandii)(IAM)1078(東京大学応用微生物研究
所)より入手 (2) バチリウス・メガテリウム(Bacillus Megatar
um)(AHU)1240(北海道大学農学部)(IAM)1032(東
京大学応用微生物研究所)より入手 (3) リゾビウム・レグミノサルム(Rhizobium Legu
minosarum)(AHU)1131(北海道大学農学部)より入手 (4) トルコデルマー・ビリデー(Trichoderma Vird
e)(IFO)4847(財団法人発酵研究所、大阪在)と(AH
U)9276(北海道大学農学部)より入手 (5) カンディダ・ユティリス(Candida Utilis)
(IFO)0626(財団法人発酵研究所、大阪在)より入手 (6) クロレラ(Chlorella)クロレラ培養業者より
入手 (作 用) 本発明の前記構成に基づく作用の説明に当り、先づ次の
ことを述べる。即ち、農耕土質の強酸化はアルカリ成分
の欠乏や化学肥料の利用過多からとされて居り、有機肥
料や石灰分の不足により、農産物の根腐され、落穂等、
及び砂糖キビのブリックス低下等となり、農地土壌の環
境悪化を齎し、このことが重視されてその対策が農耕生
産の課題となっている。
本発明は、その主要原料コーラルリーフの成分はアルカ
リ性のCaCO3からなりたち(琉球石灰岩と称され)、亜
熱帯地独特の鉱物資源である。炭酸カルシウムを主成分
とし又多くのミネラルを含有し多孔質で吸着力が多の石
灰石より約30倍も強く有害な重金属水銀等を吸着し、中
和する性能等を有し、その特性を利用し、微生物酵素触
媒方法により、上記微生物等の有機成分をコーラルリー
フに含ませる窒素固定菌有機肥料の製造法である。
家畜糞尿や下水処理廃棄物やセルース系植物粗繊維等の
利用は前記の菌種等の培養に有機酸栄養源として貴重な
資源であり、土壌の環境は有効微生物の棲息づくりにあ
るとされ、土壌肥培に関連する窒素固定菌の培養をなす
に粗繊維分解菌と共生させ、まだ培養活力にそれぞれ菌
種の特性に相乗効果を高めるのである。
緑藻類クロレラの共生培養源として、家畜糞尿や下水処
理廃棄物またはセルロース系粉砕物等をコーラルリーフ
の粉末と混合することで、炭酸カルシウムと有機成分を
多く含有する有機肥料を得るのである。
アゾトバクター・ヴィネランディ(Azotobacter Vinela
ndii)は耕地、殊に、石灰質肥料等を施用した土地に多
く分布し、窒素固定力のない、緑藻類と共生することに
より、自体に必要な炭水化物を吸収し代償的に窒素栄養
を藻類に与え、窒素分の欠乏している痩地や砂地等も緑
藻類の繁茂をうながし、肥えた土地とするものであっ
て、土地の良し悪しもアゾトバクター属菌群の盛衰に関
すると迄言わて居り、また、バチリウス・メガテリウム
(Bacillus Megaterm)は、アゾトバクター(Azotobact
er)と共生すると窒素固定量が増大する菌種である。リ
ゾビウム・レグミノサルム(Rhizobium Laguminosaru
m)は豆科植物等に関与し、その培養物が直接農業生産
に役立っている菌種であって、アゾトバクターとの共存
培養に適している。
トルコデルマ・ビリデー(Trichoderma Virde)菌は繊
維(セルロース)分解菌で、アゾトバクター(Azotobac
ter)菌等との共生培養においてセルロース澱粉などを
分解し、アゾトバクター(Azotobacter)の栄養とな
る、セルビオーズ、ブドウ等、有機物等を生成し、共存
培養に有利な菌種であり、また、トルコデルマ植物病原
菌に対して抵抗作用を持つことが知られ、不溶解基質も
よく分解する能力をもっている。
カンディダ・ユティリス(Candida Utilis)菌は糖蜜や
澱粉等を分解し、それが炭素源としてアゾトバクター
(Azotobacter)等に利用され窒素固定化を増大させる
ための共生培養菌である。緑藻類クロレラ(Chlorell
a)はアゾトバクターや前記菌種との共生培養にする
に、窒素固定化の栄養分を相乗的に与え、それぞれの菌
種が栄養分を還元しあい、サイクル的に培養活力を高め
る菌種の複合培養方法である。
上記菌種の特徴をふまえ、本発明者は広範囲な研究を重
ねた結果、亜熱帯地に大量にある資源たるコーラルリー
フ(サンゴ礁)や、またアルカリ性土壌を有効に利用す
ることを着目し、窒素固定菌を利用し、有機肥料の大量
生産方法を究明したのである。コーラルリーフの特性は
炭酸カルシウム(CaCO3)成分が97%であり、多孔質で
吸収性があり、また多くのミネラル等を多含し、窒素固
定菌アゾトバクダー(Azotobacter)等の培養条件に最
適な成分を有している。また、コーラルリーフの資源量
は膨大なもので、沖縄地方(琉球列島)における埋蔵量
だけでも数百億トンとされて居り、この資源を有効利用
するものである。
コーラルリーフの成分は次の通りである。
以上の成分のコーラルリーフの利用と家畜糞尿やセルロ
ース系粉砕物を利用し、農耕地等の肥培改善するに土壌
肥培に最も関連する窒素固定菌等を選定し、その主菌た
るアゾトバクター・ヴィネランディ(Azotobacter Vine
landii)は窒素固定量が大であることから次の菌種より
選定したのである。アゾトバクター(Azotobacter)で
最も知られているのは次の四種である。
上記の窒素固定量からして、アゾトバクター・ヴィラン
デー(Azotobacter Vinelandii)を主菌として選定し、
なお窒素固定科の培養効率を高めるために、相乗効果の
あるバチリウス・メガテリウム(Bacillus Megateru
m)、リゾビウム・レグミノサルム(Rhizobium Legumin
osarum)等と繊維(セルロース)分解菌トルコデルマ・
ビリィデ(Tricoderum Virde)と酵母菌カンディダ・ユ
ティリス(Candida Utilis)と緑藻類クロレラ(Chlore
lla)を共生培養し、それぞれ菌種の自然サイクルを利
用し、窒素固定菌を使用する有機肥料を製造するのであ
る。
本発明における菌種の栄養源やpHの調整には次の有機物
無機塩が使われる。ブドウ糖(C6H12O6)、硫安〔(N
H42SO4〕、尿素〔(NH)2CO〕、アンモニヤ水(NH4O
H)、過燐酸カルシュウム〔CaH4(PO4)〕、過燐酸カリ
(KH2PO4)、硫酸マグネシウム(MgSO4・7H2O)、硝酸
カリウム(KNO3)等をコーラルリーフ粉末と家畜の糞尿
や下水処理廃棄物またはセルロース系(植物繊維素)粉
砕物に添加し、温度は25゜〜35゜の範囲とし、pHを6〜
7の範囲に調製し、連続培養するのであって、この際多
槽式培養槽で水分率は固体培養と液体培養の中間体に加
減し、空気を送り乍ら調節撹拌し、H/Nの時差で(Hは
培養時間、Nは槽数)連続培養するのである。窒素固定
菌にはアゾトバクター等を利用しセルロース土壌中の不
溶性物質の分解やブドウ糖を生成し、植物病原菌をよく
制圧するトルコデルマを共生培養し、トルコデルマが生
成した糖類を分解し有機物をつくるカンディタ・ユティ
リスの共生培養と、更に、それぞれの菌種の培養に著し
く相乗効果がある緑藻類クロレラの共生培養は本発明の
特徴とする特性ある各菌種の共生培養方法である。クロ
レラの役割は窒素固定菌等の栄養となる炭水化物を生成
することにある。クロレラの成分は蛋白質40〜50%、脂
肪10〜30%、含水炭素10〜25%、灰分6〜10%の栄養素
が含まれていて、窒素固定菌アゾトバクター等の栄養と
なり、共存して繁殖力を増強させるものである。
(実施例) 以上の菌種等を共生培養する培養基処理のための装置は
物理的処理、化学的処理、生化学的処理等の諸条件をそ
なえた培養装置につき、具体的な実施例としての培養装
置を示す図面により詳述する。
第1図は培養装置の平面図が示され、家畜糞尿備蓄タン
ク(1)に鶏、牛、豚等の糞尿を生産業者から集荷し備
蓄し、また下水処理場から汚泥等が集積され、セルロー
ス系粉砕物、即ち、砂糖黍等の農産廃棄物等を粉砕した
ものが家畜糞尿等と混合される。家畜糞尿、下水処理廃
棄物やセルロースは窒素固定菌アゾトバクターやセルロ
ース分解菌トルコデルマの最良な培基となり、またコー
ラルリーフ備蓄タンク(16)には加工されたコーラルリ
ーフ粉末が集荷備蓄され、タンク(16)の下部に取付け
られてあるスクリウコンベヤ(S−1)によって、家畜
糞尿備蓄タンク(1)に送り込まれる。コーラルリーフ
を混合するに当り、アゾトバクター菌等の繁殖に最も適
した成分を有している混合比率となるようにするのであ
って、これは家畜糞尿や下水処理廃棄物30±10%、セル
ロース粉砕物10±5%、コーラルリーフ粉末60±20%の
割合であって、これらを撹拌混合する。このように、共
生菌等の為調整された培基はタンク(1)で備蓄され、
充分に混合された混合物はタンク(1)の下に取付られ
てあるスクリウコンベヤ(S−2)によって蒸気圧力釜
(11−A)に送り込まれる。蒸気圧力釜(11−A)には
蒸気圧力ボイラ(7)から第3図で示す配管フローシー
トのように、蒸気配管(48)が取付られた導管を通し圧
力蒸気が送り込まれて充分に蒸煮殺菌される。この蒸気
圧力は9〜12kg/cm2とし、急激な圧縮方法で、セルロー
ス系(植物繊維素)等の爆砕方法により蒸煮時間の短縮
することもできるようにした強力な蒸煮釜を使用する。
圧力釜(11−A)で充分蒸煮され殺菌されて軟らかくな
った家畜糞尿、下水処理物、セルロース等の混合物は蒸
気圧力釜の下方に取付けられている温度調整タンク(11
−B)に送られ、第3図の配管フローシートで示すよう
に、冷凍機(12−A)、冷風圧縮機(12−B)、空気瀘
過機(12−C)からの冷却された空気が配管(58)より
の送風によって、タンク内温度が菌培養適温25〜35度に
調整され、種菌添加タンク(11−C)に送り込まれる。
種菌添加タンク(11−C)には、第3図に示すように、
種菌培養タンク(6)で前記の共生培養菌種6種が培養
され、配管(55)を通し種菌液が送り込まれる。また、
第2図で示すように、多槽式発酵槽で発酵された発酵済
み混合物が発酵物集積タンク(15)よりスクリューコン
ベヤ(S−9)で種菌補助として環流される。種菌添加
タンク(11−C)で充分に撹拌された混合物、即ち、コ
ーラルリーフ粉末、家畜糞尿、下水汚泥物、セルロース
粉砕物、種菌液、種菌補助用の培養済み混合物は、第2
図、第4図に示すように、タンク(11−C)の下に取付
けられたスクリューコンベヤ(S−3)で多槽式連続培
養槽(14)の最上培養槽(14−A)に送られる。この多
槽式連続培養槽の培養最適時間は12時間である。第5図
で示すようにA,B,C段階に培養槽が上下に連結される。
(培養時間をHとし、培養槽数をNとして)一培養槽の
培養時間Hを4時間として、培養槽数Nは3段のもので
あり、培養時間12時間と云う最適培養時間とする。未培
養混合物の送り込み時間は、蒸気圧力釜(11−A)、温
度調整タンク(11−B)、種菌添加タンク(11−C)の
処理時間を1時間能率としてその時差をもって、連続送
り込みがなされるようにする。例えば、1日の培養生産
量は、1槽の培養時間Hを4時間として、1培養槽を10
トン能力とすると、N(槽数)が12槽であり、培養完了
時間Hは12時間であるから、1日24時間では240トンの
培養物が生産されることになる。なお、量産の調整にお
いては、家畜糞尿やセルロース系粉砕物等の蒸煮圧力爆
砕処理等により時差の短縮が可能であり、規模拡大や培
養槽の増設等で大量生産ができる培養装置である。ま
た、蒸煮爆砕等の処理は、植物病原菌等の殺菌や混合物
セルロース等の軟化等で、培養菌が浸透しやすい培養物
質をつくるためになされる。
前述のようなH/Nの時差で培養される多槽式連続培養槽
(14−A)には、第1図第2図で示すようにスクリュー
コンベヤ(S−3A)で第5図で示す(14−A)の(A)
(A)(A)(A)四槽に種菌が添加された混合物が連
続的に送り込まれる。即ち、送り時間は、培養槽(14−
A)1槽の満杯時間を1時間とし、1槽の培養を4時間
とし、順次に各槽に混合物が送られる。この順序で送り
込まれた混合物は、多槽式連続培養槽(14−A)におい
て各4時間毎に培養され、下段の培養槽(14−B)、
(14−C)に順々に送られる。送り込まれた混合物に
は、配管フローシート第3図で示す菌培養源混合タンク
(5)から培養液が各培養槽に配管(61)を通し送ら
れ、更に、種菌培養タンク(6)から補助種菌液が配管
(62)を経て各槽へ送られ、各培養槽の培養を増強し、
窒素固定菌が培増されるようにする。
培養液や補助種菌が送られる装置は第6図(多槽式培養
槽縦断面図で、図中、(21)は菌培養源ノズルパイプ)
及び第7図(多槽式培養槽横断面図で、図中、(21)は
菌培養源ノズルパイプ)で示される。各培養槽の構造
は、第6図、第7図に示される。同図に於て、培養槽二
重壁(20)は温度の調整壁となり、外部との温度等の調
整がなされるようになっている。また、空気送りノズル
パイプ(22)が設けられ、該ノズルパイプ(22)は、第
1図(培養装置平面図)と第3図(配管フローシート)
に示すように冷凍機(12−A)、冷風圧縮機(12−
B)、空気濾過機(12−C)から配管され、該配管(5
6)を通ってきた低温の空気がノズル孔(23)から培養
槽(14)内に導かれ該培養槽(14)内の培養温度が調整
される。この培養最適温度は25〜35℃が最適温度であ
る。
この培養に於て栄養源や菌添加がなされ空気(酸素)等
が供給された培養混合物は、混合物撹拌ペラ(24)で万
遍無く撹拌されて空気(酸素)等の流通をよくすると共
に前記のようにして温度の調整をなし、培養条件を良好
にするものである。而して図示のように、チェンベルト
歯車(25)、培養槽用動力モータ(26)、回転調整プリ
ー(27)、Vベルト、チェンベルトを設けて、前記撹拌
ペラ(24)の回転は10秒間に2回転の程度として培養槽
(14)内はゆっくり撹拌されるものである。混合物は前
記の最適温度とし、pH6〜7に調整されるものであり、
このようにして培養に最適な環境条件がつくられ、そこ
で適切な培養をされた混合物は、開閉口に取付けられて
いる開閉油圧ジャッキ(28)で4時間毎に順々下段に送
られ、下段の培養槽(14−B)(14−C)でも更に培養
され、窒素固定化菌等を多量に含有した培養済混合物は
第1図、第2図、第4図で示すスクリューコンベヤ(S
−4)で培養物集積タンク(15)に送られる。
培養物集積タンク(15)の内部構造は、第6図、第7図
示の培養槽の内部構造と概略同一である。図示のよう
に、混合物撹拌ペラが取付けられ、これにより充分撹拌
された混合物のうちの一部は第1図及び第2図、第4図
で示すように培養物集積タンク(15)の下部に取付けら
れたスクリューコンベヤ(S−9)を経て補助種菌とし
て、種菌添加タンク(11−C)に適量に送られ、斯くし
て補助種菌が還元される。補助種菌が適量に送られた残
りの培養済み混合物は、第1図、第2図、第9図示のよ
うに培養物集積タンク(15)の下部に取付けられたスク
リューコンベヤ(S−5)を経て乾燥機(17−A)に送
られる。
乾燥機(17)は図示のようにA,B,C,D,Eの5段階に連続
される。このようにして乾燥路が長尺であるようにした
ことにより、共生培養菌等の活生化できる温度に調整さ
れるものである。5段の乾燥機(17)の各段の円筒ドラ
ム(17)は回転しながら混合物を移送と同時に撹拌し、
最適乾燥がなされるのである。第12図示のようにベヤリ
ング(34)が乾燥ドラム(17)の両端の中心に設けら
れ、乾燥ドラムを回転自在に支承する。スクリューコン
ベヤ(S−5)で送り込まれた培養済混合物は先づ乾燥
ドラム(17−A)に送られる。乾燥ドラム(17−A),
(17−B),(17−C),(17−D),(17−E)内に
は、混合物送りペラ(35)が設けられ、回転することに
より図示の矢印の方向に混合物は送られる。乾燥機(1
7)の4個の乾燥ドラム(17−A),(17−B),(17
−C),(17−D)には、第1図、第3図で示すよう
に、蒸気圧力ボイラ(7)から熱風圧縮機(13)を通し
圧力熱風が導管(54)から送り込まれ、前記のようにし
て回転撹拌される培養済混合物はこの圧力熱風で乾燥さ
せられながら、矢印方向に前進する。この乾燥用の熱風
の最適温度は40〜50℃である。温度40〜50℃の調整と云
うのは、前記培養菌種等の共生できる温度であって、こ
の調整で農耕地に散布された有機物質(共生菌等)、即
ち窒素固定菌有機肥料が即刻活性化できる(乾燥)温度
に調整される。乾燥ドラムが長尺であることは乾燥温度
の調整に有利である。第12図示の実施例に示すように五
段階の回転ドラム相互間は流通管(36),(36)…で連
絡され、ドラム内の混合物は該流通管(36)を経て下方
のドラム内に落下する。各ドラムの回転のためにチェン
ベルト(37)(37)(37)(37)が5段のドラムの右端
に配設され、第13図に示す乾燥機用動力モータ(38)で
駆動される複数個の回転調整プーリ(39)を含む減速装
置にて10秒に2回転程度のゆっくりした回転で回転させ
られる。(40)は回転ドラム・ローラである。前述のよ
うにして4個の乾燥ドラム(A,B,C,D)内の混合物は熱
風にて乾燥されるのであるが、貯蔵温度調整のため乾燥
ドラム(17−E)には配管フローシートたる第3図で示
すように、冷凍機(12−A)より冷風圧縮機(12−B)
空気濾過機(12−C)を経て冷風送り管(57)が配管さ
れて乾燥物の温度調整が行われる。即ち、冷却させられ
培養物が保存される温度に調整されるのであって、混合
物はこの状態で乾燥物集積タンク(18)に集積される。
該乾燥物集積タンク(18)は貯蔵製品化の最終調合タン
クであって、製品を均等に調整するために、第1図、第
2図、第9図で示すようにコーラルリーフ備蓄タンク
(16)下にスクリューコンベヤ(S−6)が取付けられ
ていて、乾燥物集積タンク(18)に製品の均等調整のた
め適切な量のコーラルリーフの粉末が送り込まれ、ここ
でコーラルリーフの特性である家畜糞尿臭等の吸収が行
われると共に製品の品質の均等調整等が行われる。この
混合のために、第6図、第7図で示されているような混
合物撹拌ペラ(24)が、その内部に取付けられる。これ
により充分に撹拌混合された後、第1図、第2図、第9
図に図示の乾燥物集積タンク(18)の下に取付けられた
スクリューコンベヤ(S−7)で貯蔵タンク(19)に送
り送まれる。
以上の培養工程における培養源としては、第1図、第3
図、第10図示のクロレラ培養タンク(2−A)が設けら
れる。これの原液は屋外培養地から持ち込まれる。炭酸
ガスの供給は、家畜糞尿タンク(1)の上部より炭酸ガ
スが第3図に図示の配管(41)を経て送られる。第10図
に図示のように空気送りノズル(29)がタンク下部に取
付けられる。クロレラ培養に必要な炭酸ガスの分量は2
〜5%であって、このようにして吹込み撹拌ペラ(30)
で充分に撹拌するのである。クロレラの光合成に必須条
件の光として、室内培養において、4,000〜5,000ルック
スの照射できるクロレラ照射電球(31)が取付けられ
る。このようにしてクロレラの培養がなされ、培養され
たクロレラ液は、第1図、第3図示の遠心分離機(2−
B)に送られ該遠心分離機により濃縮されて、濃縮クロ
レラタンク(10)へ配管(52)を通し送り込まれる。濃
縮分離が行われた残りの水は、温水調整タンク上部の
(3−A)に温水調整のための配管(50)を通し送られ
る。このクロレラ培養タンク(2−A)における試薬等
は試薬混合貯溜タンク(9)から配管(64)を通し送ら
れ、混合調整される。その実施例は下記の通りである。
(室内培養)光の照射4,000〜5,000ルックス クロレラ液の大量生産は屋外池にてなすものであって、
本発明におけるクロレラ培養タンク(2−A)内におけ
る生産工程は補助的に貯溜する為の役割であり、窒素固
定菌との共生培養の為の相乗効果的役割が最も重要な存
在としてクロレラの組合せがなされ、共生菌種等、前記
六種類組合せが特徴とするところである。なおクロレラ
の特性としては、雑菌等の防除の役割もある。
クロレラ培養タンク(2−A)の次には、第1図、第3
図示の温水調整タンク(3−A),(3−B)があり、
該調整タンクの構造は次の通りである。即ち、(3−
A)と(3−B)との2段階に内部が仕切され、蒸気圧
力ボイラ(7)から蒸気が配管(63)を通して送られ、
空気濾過機(12−C)から配管(53)を通し冷風が送ら
れ培養菌種の培養に最適温度が調整されるものである。
温水調整タンク(3−B)には温度調整のための液体撹
拌ペラ(30)が取付けられ、適温に調整された温水は第
3図示の菌培養源混合タンク(5)に配管(42)により
送られる。
糖蜜タンク(4)は菌種培養源のための糖蜜貯蔵タンク
であって第1図、第3図示の配管(43)を経て、必要な
都度適量づつ菌培養源混合タンク(5)内に種菌培養源
として送られる。菌培養源混合タンク(5)は複数の役
割を持つ混合タンクであって、培養共生菌等のバランス
のとれた栄養の調整、温度の調整、pHの調整がなされる
ように、所要の個所から栄養源が集められ、最適の栄養
度、温度、pHの調整が行われるものであって、充分に撹
拌されて種菌培養のため、または多槽式連続培養槽の活
力増強のための培養源とするものである。
菌培養混合タンク(5)への配管連結として、第1図、
第3図示のように、栄養源のためには、糖蜜タンク
(4)より配管(43)により糖蜜が導入され、温水調整
タンク(3−B)より温水が配管(42)にて導入される
と共に、pHの調整のためには試薬混合液貯溜タンク
(9)より試薬混合液が配管(44)にて導入され、且つ
濃縮クロレラタンク(10)よりクロレラ濃縮液が配管
(45)にて導入され、共生菌等の種菌培養のため、また
培養槽における培養増強のための栄養源として最適調合
で調整し混合されるのである。
試薬の調合%は下記の通りである。
前記に示されるような混合物栄養源が、菌培養源混合タ
ンク(5)で充分に撹拌され、pHが調整されて、種菌培
養タンク(6)へ配管(46)を経て送られる。
種菌培養タンク(6)にて共生培養される菌種を更に詳
述すると次の通りである。
農耕地肥培のための窒素固定菌は、アゾトバクター・ヴ
ィネランディ(Azotobacter Vinelandii)と、その共生
培養に有利な窒素固定菌はバチリウム・メガテリウム
(Bacillus Megaterium)と、リゾビウム・レグミノサ
ルム(Rnizobium Legnminosarum)と、粗繊維等を分解
してアゾトバクター等を栄養をつくりまた繊維をブドウ
糖化するトルコデルマ・ビリディ(Trichoderma Vird
e)と、澱粉や糖分を分解しまたトルコデルマ・ビリデ
ィが生成するブドウ糖を分解し菌体蛋白を作りアゾトバ
クターの窒素固定化を増強するカンディダ・ユティリス
(Candida Utilis)の共生培養において上記五種の菌種
に相乗効果をなし有機物栄養等を供給する役割のクロレ
ラ(Chlorella)等を共生させ培養することを特徴とす
る。
前述の種菌が添加され培養される装置は第1図、第3図
に示される。栄養分、温度、pHが最適に調整された菌培
養源混合タンク(5)より種菌培養液が配管(46)を通
じ種菌培養タンク(6)に送られる。
その培養方法次の通りである。即ち、第11図示のように
空気送りノズル(32)がタンク内下部に取付けられ、液
体撹拌ペラ(33)が取付けられ、第3図に示すように培
養温度や酸素供給の為冷風が冷凍機(12−A)、冷風圧
縮機(12−B)空気濾過機(12−C)より配管(47)を
経て導入され、空気を送り乍ら最適な環境条件で種菌培
養がなされるのである。培養された種菌は、前述の多槽
式連続培養方法で述べたように、また第3図示のよう
に、種菌添加タンク(11−C)や各多槽式培養槽に配管
を通し導入され、各装置で処理された混合物の培養種菌
として送られ、そこで順次適切な培養が行われるのであ
る。
このような培養のために、第1図、第3図に図示の蒸気
圧力ボイラー(7)が設置されていて混合物処理の為の
蒸気圧力釜(11−A)に圧力蒸気が配管(48)を経て導
入される。クロレラ培養における温度調整には蒸気圧力
ボイラ(7)より配管(59)を通し熱風圧縮機へ熱風が
送られクロレラ培養タンク(2−A)へ配管(60)より
導入され、試薬等は試薬混合貯溜タンク(9)より配管
(64)を通し送られpHの調整等がなされる。また乾燥の
為に乾燥機(17)の各ドラム(17−A),(17−B),
(17−C),(17−D)に配管(54)により熱風が導入
され、前述のようにその関連する装置の役割をなしてい
る。
次に、試薬混合タンク(9)は、第1図、第3図に図示
のように、温水タンク(3−B)より温水が配管(49)
により導入され、前述した培養源調合の為の試薬が添加
混合され、充分に撹拌されて、試薬混合液貯溜タンク
(9)に配管(51)により送られ、貯溜される。
第1図、第2図示の試薬混合液タンク(9)から菌培養
源タンク(5)に配管(44)を経て混合液が送られ、こ
こで前述のように栄養源やpHが調整されるのである。
第1図、第3図で示す濃縮クロレラ貯溜タンク(10)に
は、クロレラ培養タンク(2−A)から遠心分離機(2
−B)を経て、濃縮クロレラ液が配管(52)を経て送ら
れて貯蔵され、菌培養源混合タンク(5)に配管(45)
を経て送られここで適切な調合がなされ、各装置に培養
強化のため、また種菌培養の為クロレラ液が供給される
のである。各配管のポンプアップには自動式制御装置を
もつポンプ機が取付けられ、各装置の役割が自動的に運
転されるのである。
以上に第1図から第11図を参照しつつ述べた連続培養方
法は大量生産性をもつ窒素固定菌を含む有機肥料の製造
方法であり、その成分は次の通りである。
乾燥物集積タンク(18)内の乾燥物の成分は次の通りで
ある。
成分表(アゾトバクター等の窒素固定化として) 可溶性窒素分 30〜40% 炭酸カルシウム(CaCO3) 40〜50% 脂質 5〜10% 炭水化物 6〜10% 灰分 5〜10% 上記の成分は、家畜糞尿等セルロース粉砕物の混合比率
で、窒素成分が作用せしめられて、菌種の窒素固定量は
培基の栄養分混合比率で自在に増減できる製造方法であ
って、最終的な製品の窒素含有等の調整はコーラルリー
フ備蓄タンク(16)内にて行われる。該タンク(16)の
下部にスクリューコンベヤ(S−6)が取付けられてい
て、コーラルリーフ粉末が送り込まれ製品窒素固定量を
25%として均等に混合される。また、コーラルリーフは
その特性として吸着性があり、家畜糞尿等の培養臭等を
脱臭するものであり、中和されて、取扱等も良好な製品
となったものが貯蔵タンク(19)へ送り込まれ、該貯蔵
タンク(19)で製品包装等がなされ需要先へ送られるの
である。
この製品化された窒素固定菌有機肥料の特長とするとこ
ろは、コーラルリーフの成分に基づくアルカリ性による
酸化土壌の改善と前述の製造方法における窒素固定菌等
の共生培養による菌種等が土壌で再活性化し、痩せた土
壌をも肥培活性化するところにある。
次に窒素固定菌等の共生培養に適した土壌を利用する有
機肥料の製造の実施例につき述べる。
窒素固定菌等の共生培養するに、石灰分を含有する土壌
粒子を1mm以下のメッシュで選別し、これに有機物資源
として、家畜の糞尿や下水道処理廃棄物またはセルロー
ス粉砕物を混合し、(酸性土壌の改善のために)石灰分
及びコーラルリーフ粉末を多く混合して培養槽で培養す
るに於て、そのpHと温度の調整をなし窒素固定菌と粗繊
維分解菌と酵母菌と緑藻類クロレラとを共生培養する製
造法であって、窒素固定菌等の共生培養源に土壌粒子を
利用するものである。
土壌中の無機成分は地殻を構成する岩石からできたもの
とされ、したがって土壌の化学組成は地殻とかなり似て
おり、珪酸(SiO)が最も多く、ついでアルミナ(Al
2O3)、鉄(Fe2O3)、石灰(CaO)、苦土(MgO)、カリ
(K2O)、ソーダ(Na2O)その他岩石中の元素が含有し
ているとされている。
地殻と土壌の化学的組成(日本の沖積土)の一例を示す
と次の通りである。
土壌中の無機成分は土壌生成過程の相違によって異なる
とされ、我国のような温暖多雨のところでは塩類が蓄積
されず流出し、土壌酸化の原因とされており、リン酸の
固定化防止にも石灰分供給と(pH)の中性化が必要とさ
れているのである。
窒素固定菌アゾトバクター等の培養に最も有利な土壌粒
子はレス(Loess)砂漠風積物と火山灰土(Volcanic as
h soil)土壌粒子である。
レスは微細な粒子の風積物であり、レスの特徴は、
(1)普通層理を示さない、(2)粒子は粒径0.1mm以
上の粒子含量が少なく、学理的組成は壌土あるいは植壌
土で、ほぼ均一となっている、(3)石灰質で多量の炭
酸カルシウム(CaCO3)を含有している、(4)多孔質
である、等でコーラルリーフ粉末粒子に類似している。
また、レスはカリやリン酸等も多含し、窒素固定菌アゾ
トバクター等の培養基質に最も適した土壌粒子である。
レスの分布地域は広大であり、ヨーロッパ、アジア、南
北アメリカ、アルゼンチン、ウクライナ等に分布し、大
規模な土壌群である。それ等の土壌粒子を利用し、有機
物資源として家畜の糞尿またはセルロース粉砕物を混合
し、石灰分、無機塩等を混合調整して培養槽にてそのpH
と温度の調整をなし培養するのである。
つぎに火山灰土(Volcanic ash soil)土壌粒子を利用
する実施例を述べる。
火山灰土壌の特徴は、粒子が細かく多孔質であることで
あり、水と空気の透通はよく、また水の保持力も強く、
多量の腐植を含むこと等が窒素固定菌有機肥料の培養基
質に適している。アメリカなどでは「Ando Soil」と云
う。
火山灰土壌の化学組成を参考例として桜島、阿蘇火山の
火山灰によるものを示すと次の通りである。
前記のような組成分からして窒素固定菌の培養基質とし
て、火山灰土壌粒子の有効利用するに、コーラルリーフ
の粉末や石灰分無機塩等を添加混合し、pH温度を調整し
有機物資源としては家畜の糞尿やセルロース粉砕物を混
合しアゾトバクター等の共生培養となるものである。
コーラルリーフ(CaCO3)または石灰分(CaO)の混合分
量は、利用する土壌のアルカリ性分や有機窒素源の混合
比率により多少の変動はあるが、混合比率は、炭水化物
有機源として、家畜糞尿等約30%(30±10%)、セルロ
ース粉砕物約10%(10±5%)、土壌粒子約40%(40±
10%)、コーラルリーフ(CaCO3)または石灰(CaO)約
15〜20%の混合比率である。有機物資源の供給は家畜糞
尿等の代わりにセルロース粉砕物をもって有機物資源の
代替ができる。
コーラルリーフ(CaCO3)の混合比率は、微粒子約200メ
ッシュが10〜15%とし、荒目の粒子が30〜40%の割合分
量である。尚、コーラルリーフの特性は多孔質であっ
て、重金属等を吸着中和し、また、荒目(10メッシュ)
以上の粒子は土壌中において耐久性をもつ性質があり、
その多孔質性であることで土壌微生物等に中和のとれた
生息場となるのである。そのようなことから、石灰分コ
ーラルリーフの粉末利用は、微粒子と荒目の構成で混合
分量の調整ができる。火山灰土壌は燐酸分が欠乏してい
るので、燐酸分を適量補充し、土壌粒子につき培養基質
の最適調整をなすのである。
培養する菌種は前述の実施例に示された培養方法と概略
同様であって、窒素固定菌アゾトバクター・ヴィネラン
ディ(Azotobacter Vinelandii)とバチリウス・メガテ
リウム(Bacillus Megaterum)とリゾビウム・レグミノ
サルム(Rhizobium Leguminosarum)と粗繊維分解菌ト
ルコデルマ・ビルデ(Trichoderma Virde)と、酵母菌
カンディダ・ユティリス(Candida Utilis)と緑藻類ク
ロレラ(Chlorella)等を培養槽で共生培養するのであ
る。培養槽内では温度とpHの調整をなし、空気を送り乍
ら培養するものである。斯くして得られた培養物を乾燥
して製品とするのであって、該製品の成分は次の通りで
ある。
可溶性窒素分 30〜40% 炭酸カルシウム(CaCO3) 10〜15% 脂質 5〜10% 炭水化物 5〜10% 灰分 10〜20% 上記の成分表は土壌粒子の成分によって異なるが窒素固
定菌等の増減は有機物家畜糞尿等やセルロース系粉砕物
の混合比率で作用されるものである。
土壌粒子に加わる、有機物中の窒素化合物はアゾトバク
ター等によって分解され、無機のアンモニア態硝酸態窒
素になり、これらは植物により吸収利用される栄養源で
ある。
本発明における窒素固定菌有機肥料の特徴は、(1)コ
ーラルリーフ(CaCO3)による農用地の酸化防止、
(2)窒素固定菌等による土壌肥培活力増強、(3)老
朽農用地の環境改善活力増強、(4)コーラルリーフに
よる有害重金属等の吸着中和、(5)トルコデルマによ
る植物病原菌の抵抗作用等である。
前記複数個の実施例中、最初の実施例に於て、「家畜糞
尿及び下水道処理廃棄物」と「セルロース粉砕物」と
「コーラルリーフ粉末」の各配合比率を夫々、「30±10
%」、「10±5%」、「60±20%」としたのは、夫々そ
の上限以上の分量では有機肥料として不都合を生じるか
らであり、又、夫々下限以下では各成分が所期の目的達
成に不充分であることに基づく。
又、最後の実施例に於ける、「家畜糞尿等30±10%」、
「セルロース粉砕物10±5%」、「土壌粒子40±10
%」、「コーラルリーフまたは石灰15〜20%」と云うの
も前記の場合と同様の理由に基づくものである。
(効果) 本発明は、前記のようにして農産物培増生産ともなる優
れた有機肥料を大量生産的に経済的に製造し得ると云う
大きな特長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明方法の実施のための装置の実施例を示した
ものである。 第1図は培養装置平面図、 第2図はスクリューコンベヤ(S−1)〜(S−9)の
送り込み手段等を含むフローシート、 第3図は配管フローシート、 第4図は多槽式培養装置等の正面図、 第5図は多槽式培養槽H/N時差の説明のための説明図、 第6図は多槽式培養槽縦断面図、 第7図は多槽式培養槽横断面図、 第8図は培養槽の撹拌装置回転調整の説明のための説明
図、 第9図は多段式乾燥機装置の正面図、 第10図はクロレラ培養タンク(2−A)の断面図、 第11図は種菌培養タンクの断面図、 第12図は乾燥機の横断面図、 第13図は乾燥機の縦断面図、 (1)は家畜糞尿備蓄タンク (2−A)はクロレラ培養タンク (2−B)は遠心分離機 (3−A)は温水タンク (3−B)温水調整タンク (4)は糖蜜タンク (5)は菌培養源混合タンク (6)は種菌培養タンク (7)は蒸気圧力ボイラ (8)は試薬混合タンク (9)は試薬混合貯溜タンク (10)は濃縮クロレラ貯溜タンク (11−A)は蒸気圧力釜 (11−B)は温度調整タンク (11−C)は種菌添加タンク (12−A)は冷凍機 (12−B)は冷風圧縮機 (12−C)は空気濾過機 (13)は熱風圧縮機 (14)は三個の多槽式連続培養槽(A,B,C) (15)は培養物集積タンク (16)はコーラルリーフ備蓄タンク (17)はA,B,C,D,E乾燥機ドラム (18)は乾燥物集積タンク (19)は貯蔵タンク (20)は培養槽(二重槽) (21)は菌培養源ノズルパイプ (22)は空気送りノズルパイプ (23)はノズル孔 (24)は混合物撹拌ペラ (25)はチェンベルト歯車 (26)は培養槽用動力モータ (27)は回転調整プーリ (28)は開閉油圧ジャッキ (29)(32)は空気送りノズル (30)(33)は液体撹拌プロペラ (31)はクロレラ照射電球 (34)は回転用ベアリング (35)は混合物送りペラ (36)は流通管 (37)はチェンベルト (38)は乾燥機用動力モータ (39)は回転調整プーリ (40)は回転ドラムローラ (41)はタンク(1)からクロレラ培養タンク(2−
A)への炭酸ガス送り管 (42)は温水タンク(3−B)から菌培養源混合タンク
(5)への温水送り管 (43)は糖蜜タンク(4)から菌培養源混合タンク
(5)への糖蜜液送り管 (44)は試薬混合貯溜タンク(9)から前記タンク
(5)への試薬混合液送り管 (45)はクロレラ貯溜タンク(10)から前記タンク
(5)への濃縮クロレラ液送り管 (46)は前記タンク(5)から種菌培養タンク(6)へ
の菌培養源液送り管 (47)は空気濾過機(12−C)から前記タンク(6)へ
空気(酸素)送り管 (48)は蒸気圧力ボイラ(7)から蒸気圧力釜(11−
A)への蒸気送り管 (49)は温水タンク(3−B)から試薬混合タンク
(8)への温水送り管 (50)は遠心分離機(2−B)から温水タンク(3−
B)への分離余水送り管 (51)は試薬混合タンク(8)から試薬混合貯溜タンク
(9)への試薬混合液送り管 (52)は遠心分離機(2−B)からクロレラ貯留タンク
(10)への濃縮クロレラ液送り管 (53)は空気濾過機(12−C)から温水タンク(3−
B)への冷風送り管 (54)は熱風圧縮機(13)から乾燥機(17)への熱風送
り管 (55)は種菌培養タンク(6)から種菌添加タンク(11
−C)への種菌液送り管 (56)は空気濾過機(12−C)から培養槽(14)への冷
風送り管 (57)は空気濾過機(12−C)から乾燥機ドラム(17−
E)への冷風送り管 (58)は空気濾過機(12−C)から温度調整タンク(11
−B)、種菌添加タンク(11−C)への冷風送り管 (59)は蒸気圧力ボイラ(7)から熱風圧縮機(13)へ
の熱風送り管 (60)は熱風圧縮機(13)からクロレラ培養タンク(2
−A)への熱風送り管 (61)は前記タンク(5)から3個の多槽式培養槽(1
4)の各々への培養混合液送り管 (62)は種菌培養タンク(6)から3個の多槽式培養槽
(14)の各々への種菌液送り管 (63)は蒸気圧力ボイラ(7)から温水タンク(3−
A)への蒸気送り管 (64)は前記タンク(9)からクロレラ培養タンク(2
−A)への試薬混合液送り管

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コーラルリーフ(サンゴ礁)を粉末粒子10
    〜200メッシュに加工した粉末と、家畜の糞尿及び下水
    処理廃棄物と、セルロース系粉砕物(植物繊維素)等と
    有機物、無機塩等を混合し、温度とpHとを調整して空気
    を送り乍ら培養槽内で所要時間培養するに於て、添加菌
    としてアゾトバクター・ヴィネランデイ(Azotobacter
    Vinelandii)、バチリウス・メガテチウム(Bacillus M
    egaterum)、リゾビウム・レグミノサルム(Rhizobium
    Leguminosarum)等の窒素固定菌を加える有機肥料の製
    造方法に於て、 前記培養槽内の被処理物のpHを5.5〜7.5の範囲内にする
    と共に、粗繊維分解菌トルコデルマー・ビリデー(Tric
    hoderma Virde)と、酵母菌カンディダ・ユティリス(C
    andida Utilis)とを共生培養するものである ことを特徴とする窒素固定菌を使用する有機肥料の製造
    方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の窒素固定菌
    を使用する有機肥料の製造方法に於て、 前記添加菌としての窒素固定菌へ栄養分を与えるための
    緑藻類クロレラ(Chlorella)を加えるものである ことを特徴とする窒素固定菌を使用する有機肥料の製造
    方法。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項に記載の窒素固定菌
    を使用する有機肥料の製造方法に於て、 前記培養槽が多槽式であって、H/Nの時差(但しHは培
    養時間、Nは槽数)を以て連続培養するものである ことを特徴とする窒素固定菌を使用する有機肥料の製造
    方法。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項に記載の窒素固定菌
    を使用する有機肥料の製造方法に於て、 前記培養槽内での菌類の栄養源とpHの(5.5〜7.5の範囲
    への)調整とのために、ブドウ糖、又は硫安、又は尿
    素、又はアンモニヤ水、又は過燐酸カルシウム、又は過
    燐酸カリ、又は硫酸マグネシウム、又は硝酸カリウムが
    添加されるものである ことを特徴とする窒素固定菌を使用する有機肥料の製造
    方法。
  5. 【請求項5】窒素固定菌を使用する共生培養方法であっ
    て、所要の土壌粒子(レース、Loess(砂漠の風積
    物)、火山灰土壌)とコーラルリーフ粉末(CaCo3)ま
    たは石灰分(CaO)とを混合し、家畜糞尿及び植物繊維
    素(セルロース系粉砕物)等と、有機物、無機塩等を混
    合し、温度とpHとを調整し、空気を送り乍ら培養槽で培
    養するに於て、添加菌としては、アゾトバクター・ヴィ
    ネランデイ(Azotobacter Vinelandii)、バチリウス・
    メガテチウム(Bacillus Megaterum)、リゾビウム・レ
    グミノサルム(Rhizobium Leguminosarum)等の窒素固
    定菌を加える有機肥料の製造方法に於て、 前記培養槽内の被処理物のpHを5.5〜7.5の範囲内にする
    と共に、粗繊維分解菌トルコデルマ・ビルデ(Trichode
    rma Virde)と、酵母菌カンディダ・ユティリス(Candi
    da Utilis)とを共生培養するものである ことを特徴とする窒素固定菌を使用する有機肥料の製造
    方法。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第5項に記載の窒素固定菌
    を使用する有機肥料の製造方法に於て、 前記添加菌としての窒素固定菌へ栄養分を与えるための
    緑藻類クロレラ(Chlorella)を加えるものである ことを特徴とする窒素固定菌を使用する有機肥料の製造
    方法。
  7. 【請求項7】特許請求の範囲第5項に記載の窒素固定菌
    を使用する有機肥料の製造方法に於て、 前記培養槽が他槽式であってH/Nの時差(但しHは培養
    時間、Nは槽数)を以て連続培養するものである ことを特徴とする窒素固定菌を使用する有機肥料の製造
    方法。
  8. 【請求項8】特許請求の範囲第5項に記載の窒素固定菌
    を使用する有機肥料の製造方法に於て、 前記培養槽内での菌類の栄養源とpHの(5.5〜7.5の範囲
    への)調整とのために、ブドウ糖、又は硫安、又は尿
    素、又はアンモニヤ、又は過燐酸カルシウム、又は過燐
    酸カリ、又は硫酸マグネシウム、又は硝酸カリウムが添
    加されるものである ことを特徴とする窒素固定菌を使用する有機肥料の製造
    方法。
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