JPS60239380A - 腐植物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は腐植物の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

最近に至り、腐植物が種々の用途に有効利用されること
が判り、人工的に大量生産する必要が生してきたことに
鑑みて、この発明がなされたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従って、この発明の目的は、人工的に腐植物を製造する
方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、通性嫌気性細菌群又は好気性細菌と通性嫌
気性細菌の共存する細菌群のいずれかから選ばれた細菌
群の代謝作用を通して産出された代謝産物若しくは前記
細菌群の活動による代謝産物を含む物質を、蛋白質、炭
水化物のいずれか若しくは蛋白質、炭水化物、脂肪の組
み合せよりなり、かつ脂肪分が全有機質量の１０％以下
である有機混合物並びに活性化された珪酸分を多量に含
む物質に混合し、オートクレーブにおいて、温度、全ガ
ス圧、水蒸気圧、酸素分圧、水素イオン濃度を一定条件
に保ちながら攪拌することによって腐植化反応を進展さ
せた後、嫌気状態において熟成させることにより、前記
反応を更に進展させ腐植物を製造する方法である。

〔作　用〕

ここで代謝産物とは、通性嫌気性細菌群若しくは好気性
細菌と通性嫌気性細菌の共存する細菌群からの分泌物で
あってフェノール露出基のある化合物及びフェノールオ
キシターゼ等の酸化酵素又は／及びフェノール化合物の
酸化物であるキノン類、ならびに有機酸、多糖類、アミ
ノ酸などよりなるものをいう。

代謝産物若しくは代謝産物を多量に含む物質中に、通性
嫌気性細菌群若しくは好気性細菌と通性嫌気性細菌の共
存する細菌群が存在すれば、腐植物の製造中において、
代謝産物が再生産されるので一層好ましいが、当該製造
方法は前記細菌群が含まれていない場合にも有効である
。前記細菌群が含まれている具体的物質としては、汚泥
若しくは汚泥状物質がある。更に具体的には、有機性水
溶液の生物学的処理によって生成された汚泥状物質、沼
、田の低質上並びにこれらと同質のものなどがある。次
に、前記細菌群が含まれていない具体的物質としては、
代謝産物自体若しくは腐葉土、腐植物、泥炭等に含まれ
る腐植前駆物質がある。

腐植前駆物質には、代謝産物の他に′珪酸塩に由来する
物質が含まれている。ここで腐植前駆物質とは、有機物
が腐植に変化する過程物質の総称であり、又腐植物とは
腐植と腐植前駆物質との混合物である。

前記活性化された珪酸分を多量に含む物質としては、安
山岩、流紋岩質の火山灰や軽石等の火山ガラスの微粉、
ゼオライト鉱物（ｚｅｏｌｉｔｅ　）を多量に含むグリ
ーンタフ（ｇｒｅｅｎｔｕｆｆ　）の微粉、微粉状の珪
藻土、粘土鉱物（ｃｌａｙ　ｍ１ｎｅｒａｌ）等が挙げ
られる。これらの物質中には、多量の活性化された珪酸
分を含むと共に、鉄、アルミ等の金属を含んでいるため
に、尚−屓有効である。

又、人工物である活性珪酸に鉄、アルミ等の金属を、前
記天然物に含まれるのとほぼ同じ割合で混合した合成混
合物であってもよい。こ′の場合において鉄、アルミ等
の金属を混合しなくても、腐植物の合成は可能であるが
、粗悪なものとなる。

前記したそれぞれの原料の混合比率は、重量比で、有機
混合物を１００とした場合において、代謝産物若しくは
代謝産物を含む物質の場合、代謝産物自体として′０．
１以上、汚泥若しくは汚泥状物質のときは１０以上、腐
植前駆物質のときは０．５以上、腐植物のときは５以上
、又活性化された珪酸分を含む物質は有機物と代謝産物
もしくは代謝産物を含む物質の重量合計の５％乃至４０
％の範囲内がそれぞれ好ましい。５％以下では粗悪の腐
植物ができ、４０％以上では珪酸分の一部が未反応のま
ま残存するからである。

このようにして混合した原料を、オートクレーブにおい
て、温度、全ガス圧、水蒸気圧、酸素分圧、水素イオン
濃度、を一定条件に保ちながら攪拌するが、この攪拌は
、生成過程における腐植物の構造を破壊しないため、毎
分５回転以下の緩速攪拌が好ましい。

オートクレーブ中における物理化学条件は、良質の腐植
前駆物質に富んだ腐植物を得るために、厳密にコントロ
ールされなければならない。

まず温度条件については、一定値以上の反応速度を維持
するため、３０℃以上に保つことが必要である。しかし
ながら、腐植前駆物質が熱変成を受けやすい物質より構
成されているため、９５℃以下に保つことが不可欠とな
る。すなわち、３０’Ｃ以下の温度においては、良質の
腐植物を得るには反応速度が遅れすぎ、又、９５℃以上
の温度では、代謝産物並びに腐植前駆物質が熱変成を受
けるため、腐植反応が順調に進展しないからである。

オートクレーブ中における全ガス圧は、１気圧以上３気
圧以下に保持されなければならない。ガスによる加圧は
、混合原料の反応性を高めるためであって、ガスと混合
原料との間で反応を惹起させるためのものではない。従
って、使用するガスの種類としては、経済性も考慮に入
れると、窒素ガスまたは窒素を主体とした不活性混合ガ
スが妥当となる。

水蒸気圧は、当該オートクレーブにおける温度圧力条件
での飽和状態に保持されなければならない。混合原料の
反応を進展させるためには、混合原料中の有機物１００
に対して水分１００乃至３００程度を添加し、水分活性
の状態によることが不可欠であり、又同時に、物理化学
条件の許容範囲内において、水蒸気圧が高く保たれるほ
ど、反応速度が速くかつ反応が安定するからである。

酸素分圧は、当該オートクレーブ中に存在する水溶液中
の溶存酸素濃度が０．７ｐｐｍ以下に保持されるようコ
ントロールされなくてはならない。これは、腐植物の生
成に寄与する代謝産物が、溶存酸素濃度０．７ｐｐｍ以
下を最適成育環境とする通性嫌気性細菌群並びに好気性
細菌と通性嫌気性細菌とが共存する細菌群による分泌物
であり、従って、オートクレーブ中に存在する水溶液中
の溶存酸素濃度が０．７ｐｐｍ以下にコントロールされ
た場合に限って、オートクレーブ中における腐植化反応
が順調に進展するからである。

混合原料中に細菌群が成育し、増殖する場合においては
、特に溶存酸素濃度を０．５　ｐｐｍ以下に保つことが
望ましい。これは、一般に細菌の好気性が高まるにつれ
当該細歯増殖速度も高まり、同時に増殖に要する物質消
費が増大する結果、ある程度以上好気性の強い細菌にお
いては代謝産物の生成・排出効率が低くなるからであり
、効率上オートクレーブ中に存在する水溶液中の溶存酸
素濃度を０．５ｐｐｍ以下に保つ必要があるからである
。

混合原料の水素イオン濃度は６．０以上９．０以下に保
つ必要がある。これも、腐植物の生成に寄与する代謝産
物が、水素イオン濃度６．０以上９．０以下に生息する
細菌群による分泌物であり、水素イオン濃度が上記範囲
内にコントロールされる場合に限って、当該腐植化反応
が安定して進行するからである。

上記物理化学条件の元におけるオートクレーブでの滞溜
攪拌時間は、１０時間以上２４０時間以下が妥当である
。これは、１０時間以下の滞留攪拌によっては、反応が
充分に進行せず、良質な腐植物を得ることが困難となり
、２４０時間以上の滞留攪拌によっては、反応が進みす
ぎるため、腐植物中に含まれる腐植前駆物質の割合があ
まりにも減少しすぎるからである。

このような条件の下でオートクレーブ中において滞留攪
拌することによって、次のような反応がおこなわれる。

すなわち代謝産物若しくは代謝産物を多量に含む物質に
含まれる代謝産物は、フェノール露出基のある化合物及
び触媒としてのフェノールオキシターゼ等の酸化酵素又
はフェノール化合物の酸化物であるキノン類、／及び並
びに有機酸、多糖類、アミノ酸等からなるものであり、
これに前記有機混合物並びに活性化された珪酸分を多量
に含む物質が添加され、前記した物理化学条件に保たれ
ることにより、腐植化のための結合から重合ムこ至るま
での諸反応が進展する。該反応は系内に存在する物質を
選択的でなく一括して腐植構造に取り込むものである。

なお、前記活性化された珪酸分を多量に含む物質は、添
加に先だって通常３００メソシユより小さい微粉として
、反応性を高めることが望ましい。３００メソシユより
大きい粗粒状の場合には、該物質の一部が未反応の状態
で残存することにより、粗悪の腐植物ができる可能性が
増大するからである。なお該活性化された珪酸分を多量
に含む物質中に、鉄、アルミ等の金属成分が適量台まれ
ている場合には、これら金属成分の存在によって良質の
腐植物が生成されるが、これら金属成分が存在しない場
合であっても腐植類イ以物質は生成されるのでこの発明
方法に含まれるものである。

オートクレーブにおける１０時間以上２４０時間以下の
滞留時間内における反応が終了すると、中間生成物は密
閉容器に移され、空気との接触を断たれた状態で緩速攪
拌される。該密閉容器に移された中間生成物については
温度コントロールを一切する必要がなく、毎分１回以下
で数分間、しかも１日３〜５回程度の緩速攪拌を最低２
０日間以上にわたってなすことにより、前記オートクレ
ーブ中で惹起した腐植化反応がなお一層安定した状態で
進行し、熟成した腐植物となる。なお、該密閉容器中に
おいて中間生成物を空気との接触を断った状態に置く理
由は、過度の酸化を防止するためである。

〔実施例〕

次にこの発明方法の実施例について説明する。

ｆｌ）　実施例１ 原料　（イ）　代謝産物を含む物質として、天然の腐植
物を５０ｋｇ使用。なお、 この腐植物の含水率は３５％、従 って腐植物の正味重量は３２．５ｋｇ （ロ）　有機物として、含水率７０％のパル７”粕９０
０ｋｇを使用。従ってパ ルプ粕の正味重量は２７０ｋｇ　。

（ハ）　活性化された珪酸物を含む物質として、３００
メツシユ以下の安 山岩質の火山ガラスの微粉７０ｋｇ を使用。

上記原料を混合した後、オートクレーブにおいて以下の
条件で１回転１５分の割合で、２４時間の間連続して緩
速攪拌した。

・温　度　−６０”ｃ ・全ガス圧（Ｎ　ガス使用）　−２ａｔｍ・水蒸気圧　
−６０℃、２ａ　ｔｍにおける飽和蒸気圧 ・溶液中のＤ　Ｏ−０，ｌｐｐｍ ・水素イオン濃度　−スタート時にお いて７．５に調整 滞留時間中６．０ 〜９．０の範囲内 となるよう調整 反応後の中間生成物には、未反応珪酸塩は存在しない。

なお該中間生成物を横型円筒状密閉容器において５時間
に５分、５分につき２回転の割合で２５日間攪拌。なお
この間、中間生成物と空気との接触を断った状態で熟成
を図ったところ、良質な腐植物が得られた。この腐植物
は、原料として使用した天然の腐植物とほぼ同質の効果
を有するものであった。

（２）実施例２ 原料　（イ）　代謝産物を含む物質として、天然の腐植
物を３０ｋｇ使用。なお、 この腐植物の含水率は３５％、従 って腐植物の正味重量は１９．５ｋｇ （ロ）、１．−代謝産物を含む物質、有機物質並びに活
性化された珪酸分を含 む物質、として製紙廃水を生物 処理した後のスラッジ９００ｋｇを 使用。該スラッジの含水率は８０ ％、従って正味重量は１８０ｋｇ　０ 該スラツジには、好気性細菌並 びに通性嫌気性細菌が共存する 細菌群が生棲している。該スラ １　フジ中の有機質は、主に多少分 解した・ごルローズ系の物質並び に汚泥状物質よりなり、正味型 量の８０％を占めている。該スラ ッジに含まれている活性化され た珪酸分を含む物質は、はとん ど変性を受けていない粘土鉱物 よりなり、正味重量の２０％を占 めている。

上記原料を混合した後、オートクレーブにおいて以下の
条件で１回転１５分の割合で２４時間の間連続して緩速
攪拌した。

・温度　−５０℃ ・全ガス圧（Ｎ　ガス使用）　−２ａ　ｔｍ・水蒸気圧
　−５０℃、２ａ　ｔｍにおける飽和蒸気圧 ・溶液中の［１０−０，ｌｐｐｍ ・水素イオン濃度　−スタート時にお いて７．５に調整 滞留時間中６．０ 〜９．０の範囲内 となるよう調整 反応後の中間生成物には、未反応珪酸塩は存在しない。

該中間生成物を横型円筒状密閉容器おいて５時間に５分
、５分につき２回転の割合で２５日間攪拌。空気との接
触を断った状態で熟成。良質の腐植物を得た。

（３）　実施例３ 原料　実施例２における製紙廃水の生物処理スラッジ９
５０ｋｇのみを使用。

オートクレーブにおいて以下の条件で１回転１５分の割
合で、７２時間の間連続して緩速攪拌した。

・温度　−４０℃ ・全ガス圧（Ｎ　ガス使用）　−１、５ａ　ｔｍ・水蒸
気圧　−４０℃、１．５ａｔｍにおける飽和蒸気 圧 ・溶液中のＤｏ　−−−０、４ｐｐｍ ・水素イオン濃度　−スタート時にお いて７６５に調整 滞留時間中６．０ 〜９．０の範囲内 となるよう冨周整 反応後の中間生成物に、未反応珪酸塩が存在しないこと
、並びに密閉容器における熟成条件は実施例２と同じで
ある。良質の腐植物を得た。なおオートクレーブにおけ
る物理化学条件を、試料スラッジ中に生棲する細菌群の
成育により適した条件とした点が、実施例２における物
理化学的条件と異なる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、有機混合物に微生物代謝産物並びに
活性化された珪酸分を多量に含む物質を適量添加し、一
定の物理化学条件に保った後、嫌気状態で熟成すること
により、短期間で良質な腐植物が生成される。該腐植物
は、種々の効果並びに用途を有するものである。

特許出願人　内　水　護 代理人弁理士　渡辺三彦 手続補正書（自発） 昭和５９年７月１６日 特許庁長官　志賀　学　殿 １、事件の表示 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都新宿区西早稲田２−１１−２０氏名　内水
　護 ４、代理人　〒５３０電話大阪０６　（３６１）　３８
３１住所　大阪市北区太融寺町２番２１号 ニュ−プラザビル７０５号 氏名　（８０１８）弁理士　渡辺三彦 ５、補正の対象 （１）明細書の特許請求の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１１上記＋１１については別紙の通り（２）　上記（
２）については下記の通り（ａｌ　明細書第４頁第１９
行目の最初に次の文を加入する。

［フェノール又は／及びフェノール露出基のある化合物
を含む」 （ｂｌ　明細書第４頁第１９行目 「活動による代謝産」を「活動によるフェノール又は／
及びブ立゛ノール露出基のある化合物を含む代謝産」に
補正する。

ｔｅｌ　明細書第６頁第８行目 「どかある。」の次に、下記の文を加入する。

［なお、通性嫌気性細菌及び好気性細菌により生成され
る代謝産物は、一般にフェノール又は／及びフェノール
露出基のある化合物を含有しない。しかしながら、該細
菌群は比較的増殖に不適な環境下において、すなわち、
増殖に適した環境と通さない環境を定期的かつ４８時間
以上の長時間にわたって反復して与えられると、該細菌
群による代謝産物中にフェノール又は／及びフェノール
露出基のある化合物が含まれるようになるので、このよ
うな調整を行った上で汚泥状物質を利用する。又同様に
、遊１ｉｌｌｔ酸素の不存在下において偏性嫌気性細菌
群と共棲し、かつ活性化している通性嫌気性細菌群又は
通性嫌気性細菌と好気性細菌の共存する細菌群による代
謝産物中にも、フェノール又は／及びフェノール露出基
のある化合物は含有される関係から、沼、田の低質上等
は有効となる。」ｆｄｌ　明細書第６頁第９行目 「代謝産物」を［フェノール又は／及びフェノール露出
基のある化合物を含む代謝産物ｊに補正する。

（Ｑｌ　明細書第６頁第１９行目 ｒ　（ｇｒｅｅｎｔｕｆｆ　）をｒ　（ｇｒｅｅｎ　ｔ
ｕｆｆ）　Ｊに補正する。

（ｆｌ　明細書第１１頁第１５行目 「又は」を「又は／及び」に補正する。

＋ｇ＞　明細書第１１頁第１６行目 「／及び」を削除する。

ｆｈ）　明細書第１３頁第２０行目 「珪酸物」を１珪酸分」に補正する。

（１１明細書第１７頁第９行目と第１０行目の間に次の
分を挿入する。

「　なお、該スラッジに含まれる好気性細菌並びに通性
嫌気性細菌による代謝産物中にフェノール又は／及びフ
ェノール露出基のある化合物が検出されるまで予備調整
した後、」以上 竹ｎｉｌλ帷則−１直Ｅ） （１）通性嫌気性細菌群又は好気性細菌と通性嫌気性細
菌の共存する細菌群のいずれかから選ばれた細菌群の代
謝作用を通じて産出されたフェノール　は　びフェノー
ル＃Ｐ　〜のあるし八　を今ムー代謝産物若しくはフェ
ノール　は／　びフェノール　の　るしＡ　を今む代謝
産物を含む物質を、蛋白質、炭水化物のいずれか若しく
は蛋白質、炭水化物、脂肪の組み合わせよりなり、かつ
脂肪分が余有ｉａ質量の１０％以下である有機混合物並
びに活性化された珪酸分を多量に含む物質に混合し、オ
ートクレーブにおいて、温度、全ガス圧、水蒸気圧、酸
素分圧、水素イオン濃度、を一定条件に保ぢながら攪拌
することによって腐植化反応を進展させた後、嫌気状態
において熟成させることを特徴とする腐植物の製造方法
。

（２）前記代謝産物が、廃水を含む有機性水溶液の生物
学的処理により生成された汚泥状物質中に含まれるもの
である特許請求の範囲第１項記載の直 腐植物の製造方法。

（３）前記代謝産物が、腐植前駆物質中に含まれるもの
である特許請求の範囲第１項記載の腐植物の製造方法。

（４）前記腐植前駆物質か、腐植物中に含まれるもので
ある特許請求の範囲第３項記載の腐植物の製造方法。

（５）前記活性化された珪酸分を多量に含む物質が、安
山岩質若しくは流紋岩質の火山灰及び軽石の微粉、ゼオ
ライト鉱物（ｚｅｏ！ｉｔｅ　）を多量に含むグリーン
タフ＜Ｂｒｅｅｎ　ｔｕｆｆ）の微粉、珪藻土の微粉、
及び粘土鉱物（ｃｌａｙ　ｍ１ｎｅｒａｌ）である特許
請求の範囲第１項記載の腐植物の製造方法。

（６）前記活性化された珪酸分を多量に含む物質が、活
性珪酸を含む合成物よりなり、かつ安山岩質若しくは流
紋岩質の組成を有する合成混合物である特許請求の範囲
第１項記載の腐植物の製造方法。

（７）前記オートクレーブ中における温度が、３０℃以
上９５℃以下に保たれる場合である特許請求の範囲第１
項記載の腐植物の製造方法。

（８）前記オートクレーブ中における全ガス圧が、１気
圧以上３気圧以下に保たれる場合である特許請求の範囲
第１項記載の腐植物の製造方法。

（９）前記オートクレーブ中における水蒸気圧が、当該
オートクレーブでの温度圧力条件において飽和状態に保
たれる場合である特許請求の範囲第１項記載の腐植物の
製造方法。

（１０）前記オートクレーブ中における酸素分圧が、当
該オートクレーブ中に存在する水溶液の溶存酸素濃度を
０．７ｐｐｍ以下に保持する場合である特許請求の範囲
第１項記載の腐植物の製造方法。

（１１）前記オートクレーブ中において攪拌される混合
物質の水素イオン濃度が、６．０以上９．０以下に保た
れる場合である特許請求の範囲第１項記載の腐植物の製
造方法。

（１２）前記オートクレーブ中における攪拌時間が１０
時間以上２４０時間以下である特許請求の範囲第１項記
載の腐植物の製造方法。

（］３）前記嫌気状態における熟成期間が、２０日以上
である特許請求の範囲第１項記載の腐植物の製造方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１通性嫌気性細菌群又は絆気性細菌と通性本気性細
   菌の共有する細菌群のいずれかから選ばれた細菌群の代
   謝作用を通じて産出された代謝産物若しくは代謝産物を
   含む物質を、蛋白質、炭水化物のいず゛れか若しくは蛋
   白質、炭水化物、脂肪の組み合わせよりなり、かつ脂肪
   分が全有機質量の１０％以下である有機混合物並びに活
   性化された珪酸分を多量に含む物質に混合し、オートク
   レーブにおいて、温度、全ガス圧、水蒸気圧、酸素分圧
   、水素イオン濃度、を一定条件に保ちながら攪拌するこ
   とによって腐植化反応を進展させた後、嫌気状態におい
   て熟成させることを特徴とする腐植物の製造方法。 （２）前記代謝産物が、廃水を含む有機性水溶液の生物
   学的処理により生成された汚泥状物質中に含まれるもの
   である特許請求の範囲第１項記載の腐植物の製造方法。 （３）　前記代謝産物が、腐植前駆物質中に含まれるも
   のである特許請求の範囲第１項記載の腐植物の製造方法
   。 （４）　前記腐植前駆物質が、腐植物中に含まれるもの
   である特許請求の範囲第３項記載の腐植物の製造方法。 （５）前記活性化された珪酸分を多量に含む物質が、安
   山岩質若しくは流紋岩質の火山灰及び軽石の微粉、ゼオ
   ライト鉱物（ｚｅθ目ｔｅ　）を多量りこ含むグリーン
   タフ（ｇｒｅｅｎｔｕｆｆ　）のｌｉ１！［粉、珪藻土
   の微粉、及び粘土鉱物（ｃｌａｙ　ｍ１ｎｅｒａｌ）で
   ある特許請求の範囲第１項記載の腐植物の製造方法。 （６）前記活性化された珪酸分を多量に含む物質が、活
   性珪酸を含む合成物よりなり、かつ安山岩質若しくは流
   紋岩質の組成を有する合成混合物である特許請求の範囲
   第１項記載の腐植物の製造方法。 （７）　前記オートクレーブ中における温度が、３０℃
   以上９５℃以下に保たれる場合である特許請求の範囲第
   １項記載の腐植物の製造方法。 （８）前記オートクレーブ中における全ガス圧が、１気
   圧以上３気圧以下に保たれる場合である特許請求の範囲
   第１項記載の腐植物の製造方法。 （９）前記オートクレーブ中における水蒸気圧が、当該
   オートクレーブでの温度圧力条件において飽和状態に保
   たれる場合である特許請求の範囲第１項記載の腐植物の
   製造方法。 （１０）前記オートクレーブ中における酸素分圧が、当
   該オートクレーブ中に存在する水溶液の溶存酸素濃度を
   ０．７ｐｐｍ以下に保持する場合である特許請求の範囲
   第１項記載の腐植物の製造方法。 （１１）前記オートクレーブ中において攪拌される混合
   物質の水素イオン濃度が、６．０以上９．０以下に保た
   れる場合である特許請求の範囲第１項記載の腐植物の製
   造方法。 （１２）前記オートクレーブ中における攪拌時間が１０
   時間以上２４０時間以下である特許請求の範囲第１項゛
   記載の腐植物の製造方法。 （１３）前記嫌気状態における熟成期間が、２０日以上
   である特許請求の範囲第１項記載の腐植物の製造方法。