WO2005054154A1

WO2005054154A1 - 窒素肥料の製造方法、及び窒素肥料の製造装置

Info

Publication number: WO2005054154A1
Application number: PCT/JP2004/009671
Authority: WO
Inventors: Keiichi Kotaka
Original assignee: Misumi Corporation
Priority date: 2003-12-06
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2005-06-16

Abstract

　　有機物を発酵槽で発酵させ、この発酵槽における有機物の発酵により発生したアンモニアを含有する気体を、木炭を内部に装填してある吸着槽に通過させ、木炭にアンモニアを吸着させて、この木炭を窒素肥料とする。これにより、家畜糞尿などから発生するアンモニアによる悪臭を効率的に除去し、併せて窒素肥料を製造することができる。

Description

明細書窒素肥料の製造方法、及び窒素肥料の製造装置技術分野

本発明は、家畜糞尿などの有機物を発酵させたときに発生するアンモニアを活用して窒素肥料を製造する技術に関し、特にアンモニアを木炭に吸着させることによって、窒素肥料として利用する窒素肥料の製造方法、及び窒素肥料の製造装置に関する。背景技術

従来、家畜糞尿や鶏糞などは、堆肥化することにより、農業用の肥料として役立てられている。しかしながら、この堆肥化においては、家畜糞尿等の発酵により、高濃度のアンモニアを主成分とする悪臭が発生するという問題がある。

このため、家畜糞尿等の堆肥化における悪臭を除去するための種々の技術開発が行われている。

例えば、アンモニアを木材チップや、おが屑等に吸着させることにより除去する技術などが既に実用化されている。

また、家畜糞尿と植物性廃棄物を一括処理することによって、悪臭を除去するのみならず、品質の高い肥料を製造するための方法なども提案されている（例えば、特開 2 0 0 3 - 2 1 2 6 8 0号公報参照。）。発明の開示

しかしながら、アンモニアを木材チップや、おが屑等に吸着させる方法では、多量の木材チップ等をアンモニアと広い面積で接触させる必要があり、そのための大型の吸着槽が必要になるという問題があった。また、吸着に比較的長期間を要するという問題もあった。

すなわち、木材チップやおが屑を用いてアンモニアの吸着を行う場合、糞尿の種類などによっても異なるが、一般にアンモニァの吸着に必要な木材チップゃおが屑は、家畜糞尿に対して同量程度必要であり、また堆肥化に要する時間としては、季節によっても変化するが、大凡半年以上必要となる。

また、特開 2 0 0 3— 2 1 2 6 8 0号公報に記載の技術では、植物性廃棄物を、スクリュー式粉砕装置を用いて粉砕処理することにより、通気性に富み、'腐葉土や腐植土を形成しゃすい状態にして家畜糞尿と混合し、さらに肥料の品質を高めるべくその混合割合を選定している。このため、木材チップや、おが屑等をそのまま用いた場合に比較して、アンモニアの吸着効率と、製造される肥料の品質を向上させることができると考えられる。しかしながら、堆肥化のために要するスペースや時間の問題などを、十分に解決するものとは言い得ない。

一方、従来の窒素肥料には、石油を原料とするものが多いが、資源の節約や生態系に適切な窒素循環の観点から、家畜糞尿などから窒素肥料を製造することが望ましい。

しかしながら、特開 2 0 0 3— 2 1 2 6 8 0号公報に記載の技術によれば、肥料の品質を向上させることができるものの、窒素肥料として適するものを得ることはできなかった。

そこで、本発明の発明者は、鋭意検討した結果、木炭にアンモニアを吸着させることにより、従来に比較して極めて効率的に悪臭の除去を可能とするとともに、家畜糞尿の堆肥化を待たずに窒素肥料が得られることを見出し、本発明を完成させた。

木炭は微細孔を多数有しているため、アンモニアと接触させることの可能な表面積が極めて大きく、従来の木材チップやおが屑等に比べて、アンモニアの吸着効率が著しく高いものである。木炭の表面積は、原木の種類などによっても異なるが、数百 m³/ g程度の表面積を有するものもある。一方、木材チップやおが屑等は、木炭のような微細孔を有しないため、同程度の表面積を得ることは極めて困難である。

このため、アンモニアを吸着するために木炭を使用すれば、従来に比較して、吸着槽を小型化できるとともに、吸着時間を低減することも可能になる。

さらに、木炭は、単位質量当たりのアンモニア吸着量が大きいため、アンモニァを充分に吸着した木炭は、窒素肥料として用いることが可能になる。

本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、家畜糞尿等の有機物の発酵により発生するアンモニアを木炭に吸着させることによって、その悪臭を効率的に除去するとともに、窒素肥料を製造する窒素肥料の製造方法、及び窒素肥料の製造装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の窒素肥料の製造方法は、木炭に有機物の発酵により発生するアンモニアを吸着させ、このアンモニアを吸着させた木炭を窒素肥料とする方法としてある。

• 窒素肥料の製造方法をこのような方法にすれば、家畜糞尿等の有機物を発酵させて、堆肥化する場合などにおいて発生するアンモニア刺激臭を、木炭を用いることによって効率的に吸着し、無臭化することができるとともに、このアンモニァを吸着した木炭を窒素肥料として用いることが可能となる。

すなわち、木炭は、従来アンモニアの吸着のために利用されていた木材チップやおが屑、その他の植物性廃棄物に比較して、単位質量当たりの表面積が格段に大きいことから、上述のようにして発生したアンモニア刺激臭を従来に比較して省スペースかつ短時間で除去することが可能となる。このため、住宅地に近い所でも養鶏畜産等を行うことが可能となる。

また、従来のように、家畜糞尿等を発酵させて得られる堆肥を肥料として用いることができるのみならず、アンモニアを吸着させた木炭自体を窒素肥料として利用することが可能となり、近隣の農地などにおける窒素肥料として役立てることが可能となる。

さらに、本出願人による特許第 3 2 4 3 4 8 0号公報に記載の木炭製造装置及び方法を用いれば、木炭を安価に製造することができるため、このようにして製造された木炭を用いて、有機物の発酵により生じるアンモニアを除去するとともに、窒素肥料を製造することで、その窒素肥料の製造方法を経済的効果の高いものとするが可能である。

また、本発明の窒素肥料の製造方法は、有機物を発酵槽で発酵させ、当該発酵槽で発生したアンモニアを含有する気体を、木炭を内部に装填してある吸着槽に通過させて、木炭へのアンモニアの吸着を行わせる方法としてある。

窒素肥料の製造方法をこのような方法にすれば、発酵槽において生じたァンモニァを含有する気体を吸着槽を通過させる過程で、アンモニアを木炭に吸着させることができ、アンモニアが除去された気体を吸着槽から排気することが可能となる。このため、翼尿などの有機物が発酵することにより生じるアンモニアの悪臭を除去することが可能となる。

また、吸着槽から再びアンモニア刺激臭が生じてきた場合は、木炭の微細孔に充分にアンモニアが吸着され、飽和状態になったと考えられるため、吸着槽からこのアンモニアを吸着した木炭を取り出して、新しい木炭と交換する。このようにすることによって、そのアンモニアを吸着した木炭を窒素肥料として用いることができる。また、悪臭除去効果を維持することが可能となる。

もちろん、アンモニアを十分吸着したと思われる期間が経過した後に、木炭を適宜新しいものと交換するようにしてもかまわない。

また、本発明の窒素肥料の製造方法は、木炭へのアンモニアの吸着にあたり、木炭を装填してある透水性の容器を、養魚場の水域に沈め、木炭に水域における有機物の発酵により発生するアンモニアの吸着を行わせる方法としてある。

窒素肥料の製造方法をこのような方法にすれば、養魚場の水域において、魚等により排出された糞尿などの有機物を木炭に吸着して除去することができるため、水域の浄化、及び水質の改善を図ることができ、魚等の成育を著しく向上させることが可能となる。

また、容器における木炭の微細孔にアンモニアが十分に吸着され、それ以上吸着することができなくなると、水域がよごれてくる。この場合は、その容器を回収して、新しい木炭を装填した容器を水域に投入し、再度アンモニアの吸着除去を行う。

そして、回収された木炭は、アンモニアを十分に吸着しているので、窒素肥料として使用することが可能となる。

また、本発明の窒素肥料の製造方法は、アンモニアを吸着させた木炭を粉砕して、この粉砕した木炭を窒素肥料とする方法としてある。

窒素肥料の製造方法をこのような方法にすれば、アンモニアを吸着した木炭を微粉末などの粉砕物として、その肥料効果を高めることが可能となる。

すなわち、肥料として土中などで使用する場合においては、木炭を微粉化することによって、土との接触面積を著しく増加させることができるため、窒素肥料としての利用効果を高めることが可能となる。

なお、水中からアンモニアを吸着した木炭は、乾燥させた後に粉砕することが好ましい。また、本発明の窒素肥料の製造方法は、有機物が、少なくとも家畜糞尿、鶏糞、魚糞のいずれかである方法としてある。

窒素肥料の製造方法をこのような方法にすれば、有機物として、上記のような動物の排出物を使用することができ、畜産業などにおいて、その排出物の悪臭を除去することが可能になるとともに、その悪臭成分を窒素肥料として活かすことが可能となる。

また、本発明の窒素肥料の製造装置は、有機物を発酵させる発酵槽と、発酵槽の下流に設けられ、木炭を層状に装填し、有機物の発酵により発生したアンモニァを木炭に吸着させる吸着槽とを備えた構成としてある。

窒素肥料の製造装置をこのような構成にすれば、有機物の発酵により発生したアンモニアを、木炭を用いて除去することができる。

また、木炭は微細孔を多数有し、従来利用されていた木材チップやおが屑等に比較して、その表面積が格段に大きいため、吸着効率が高く、吸着槽を小型化することも可能になる。さらに、吸着時間を低減することも可能となる。

そして、木炭にアンモニアを吸着させることによって、窒素肥料を製造することが可能となる。

また、本発明の窒素肥料の製造装置は、吸着槽が、発酵槽の上部に着脱自在に備えられた構成としてある。

窒素肥料の製造装置をこのような構成にすれば、発酵槽から生じたアンモニァの吸着槽への移動効率を高めることができ、窒素肥料の製造を効率的に行うことが可能となる。

また、本発明の窒素肥料の製造装置は、吸着槽における木炭の層を二層以上とし、各層ごとに木炭の粒径を異ならせた構成としてある。

また、本発明の窒素肥料の製造装置は、吸着槽における複数の層における木炭の粒径を、下層になる程大きくした構成としてある。

また、本発明の窒素肥料の製造装置は、木炭の層が、上下二層からなり、下層における木炭の粒径が 3 c m〜5 c mであり、上層における木炭の粒径が 1 c m〜2 c mである構成としてある。

窒素肥料の製造装置をこのような構成にすれば、アンモニアを含有する気体が下部から上部へ木炭装填部を通過するにあたって、この木炭装填部に装填された二種類以上の粒径からなる複数の木炭にアンモニアを吸着させることが可能となる。

また、下層に大きい木炭を装填することによって、下層における隙間を大きくすることができ、アンモニアを含有する気体を容易に引き込んでアンモニアの吸着を行うことが可能となる。また、上層に小さい木炭を装填することによって、アンモニアを含有する気体との接触面積を大きくすることができ、下層において除去されなかったアンモニアを効率的に除去することが可能となる。

なお、本明細書において、「粒径」とは、球状の木炭については、その直径を表わし、角状等の木炭については、その対角線の長さを表わすものとして用いている。そして、「下層における木炭の粒径が 3 c m〜 5 c mであり、上層における木炭の粒径が 1 c m〜2 c mである」とは、角状等の木炭については、その木炭における全ての対角線の長さが、この範囲内であるということを意味している。

また、本発明の窒素肥料の製造装置は、吸着槽は、木炭を内部に保有する力一トリッジを着脱自在に装填してある構成としてある。

窒素肥料の製造装置をこのような構成にすれば、吸着槽の木炭をカートリッジ式で交換することができるため、その交換を迅速に行うことができ、有機物の発酵により生じた悪臭の漏れを最小限に抑えることが可能となる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の第一実施形態の窒素肥料の製造方法の工程を示す概念図である。

第 2図は、本発明の第一実施形態の窒素肥料の製造方法において使用される窒素肥料の製造装置の概略断面図である。

第 3図は、本発明の第一実施形態の窒素肥料の製造方法において使用される窒素肥料の製造装置における吸着槽の拡大概略断面図である。

第 4図は、本発明の第一実施形態の窒素肥料の製造方法において使用される窒素肥料の製造装置における吸着槽のカートリッジの底面を示す概略平面図である。

第 5図は、本発明の第一実施形態の窒素肥料の製造方法において使用される窒素肥料の製造装置における吸着槽のカートリッジ支持部を示す概略平面図である。

第 6図は、本発明の第一実施形態の窒素肥料の製造方法において使用される他の窒素肥料の製造装置の概略断面図である。

第 7図は、本発明の第二実施形態の窒素肥料の製造方法の工程を示す概念図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。

[第一実施形態]

まず、本実施形態の窒素肥料の製造方法について、第 1図を参照して説明する。同図は、本実施形態の窒素肥料の製造方法の工程を示す概念図である。

本実施形態の窒素肥料の製造方法は、糞尿などの有機物の発酵により発生するアンモニアを木炭に吸着させ、この木炭を用いて窒素肥料を製造することが可能であれば特に限定されるものではないが、同図に示すように（A) 木炭製造ェ程、（B) 加工工程、（C) 糞尿収集工程、（D) 発酵工程、 (E) 吸着工程、 (F) 粉砕工程、（G) 鋤き込み工程の各工程を含むことが好ましい。

以下、これらの各工程について順に説明する。

(A) 木炭製造工程

まず、アンモニアの吸着対象として使用する木炭を製造する。木炭の製造は、伐採した原木を窯において乾留させ、炭化させることにより行われる。この木炭の製造方法としては、特に限定されるものではないが、本出願人による特許第 3 2 4 3 4 8 0号公報に記載の「木炭製造装置及び方法」を使用することによって、一定した品質の木炭を低コストで製造することが可能である。

なお、木炭の製造のための原木の種類については、特に限定するものではなく、広葉樹、針葉樹等の他、竹などであってもかまわない。

(B) 加工工程

次に、製造された木炭を破砕することにより加工する。この加工によって得る木炭の大きさとしては、種々のものとすることができるが、上述のようにアンモニァの吸着に適するものとすることが好ましい。すなわち、アンモニアの吸着は、アンモニアとの接触面積が大きいほど効率が良いため、木炭が、例えば、太い幹状である場合は、アンモニアを含有する気体と接する表面積を十分にとるために、吸着槽を大型にしなければならなくなつてしまう。このため、小型の吸着槽を用いて、木炭の表面積を大きくすべく、木炭のサイズを小さくすることが好ましい。

一方、木炭のサイズが小さすぎる場合は、アンモニアを含有する気体が、木炭の間を通過することができず、かえって吸着効率が低減することとなる。例えば、木炭が粉状である場合は、木炭の間隙がほとんどなくなるため、気体が通過できない。このため、吸着槽における下層の木炭でしか吸着が行われず、吸着槽としての吸着効率が低下する。

したがって、木炭の大きさは、木炭を吸着槽に装填した場合に、空気の通りがよい程度の大きさとすることが望ましい。

このような観点から、木炭の粒径は、 3 c m〜5 c m程度とすることが好ましい。また、木炭を大きさごとに分類し、吸着槽内において、異なる大きさの木炭からなる複数の層を形成することがより好ましい。この場合、上部の層ほど木炭のサイズを小さいものとすることが好ましい。

そして、このようにして形成した木炭の層に、アンモニアを含有する気体を通過させることにより、効率的にアンモニアを除去することが可能となる。

(C) 糞尿収集工程

畜産場、養鶏場などからその家畜糞尿、鶏糞等を収集し、堆肥材料として発酵層に汲み入れる。

(D) 発酵工程

次に、収集された家畜糞尿等は、発酵槽における堆肥化の過程で発酵する。そして、この発酵によりアンモニアが発生する。なお、この発酵によって製造される堆肥を、肥料として使用可能であることは従来と同様である。

(E) 吸着工程

発酵工程で発生したアンモニアは、上昇気流によって、発酵槽から木炭を装填してある吸着槽へと移動し、吸着槽において木炭に吸着する。また、木炭の層の厚さや発酵させる家畜糞尿等の量などによっては、発酵層と吸着槽との間にプロアを設け、これによつて風量を調整して、発生したアンモニアの移動量を調節するようにしてもよい。

したがって、この吸着工程は、発酵工程と同時並行で行われる工程である。吸着槽に装填された木炭の微細孔にアンモニアが十分に吸着され、それ以上吸着することができなくなると、吸着槽からアンモニアを含有する気体が排気されてくる。この場合、アンモニアを十分に吸着した木炭を吸着槽から取り出して、新しい木炭を吸着槽に装填する。

なお、上記気体に含有されている尿素も、アンモニアと同様に吸着槽における木炭に吸着される。

(F) 粉砕工程

次に、十分にアンモニアを吸着した木炭を、粉碎機にかけて粉砕し、肥料に適したサイズまで微粉化する。

なお、この木炭の粉砕によって、木炭に吸着していたアンモニアの一部が木炭から離れて空気中に移動し、再びアンモニア刺激臭が発生するため、この粉砕により生じるアンモニアについても吸着槽で吸着することが好ましい。

このため、上述の発酵槽に代えて粉砕槽を設け、この粉砕槽に粉砕機を備えて木炭を粉砕し、粉砕により生じたアンモニアをブロアにより吸着槽に移動して、木炭への吸着を行わせることが好ましい。

(G) 鋤き込み工程

そして、微粉化した木炭を、農地などにおける植物の培地に、よく鋤き込む。これによつて、木炭と土との接触面積が大きくなり、土中における微生物が木炭に吸着したアンモニアに触れやすくなる。

そして、微生物の働きによって、アンモニアが硝酸塩となり、植物に吸収され、窒素養分として利用される。

このようにして、木炭にアンモニアを吸着させ、これを粉砕して微粉化し、土中に鋤き込むことによって窒素肥料として利用することが可能となっている。

このとき、木炭の微粉末に吸着したアンモニアは、土中の微生物である硝化細菌ニトロソモナスによって、亜硝酸に転換され、さらに、同じく土中の微生物である硝化細菌ニトロパクタ一により、硝酸塩に転換する。そして、この硝酸塩が、植物の根から窒素養分として吸収される。

また、木炭の微粉末に吸着したアンモニアの一部は、土中の水分によって、アンモニアイオン化され、直接植物の根に養分として吸収される。

さらに、木炭に吸着された尿素も、硝化細菌によって亜硝酸に転換され、さらに硝酸塩に転換されて、窒素養分として植物に吸収される。

なお、本実施形態では、アンモニアを吸着した木炭を微粉化して土中に鋤き込むことにより窒素肥料として用いるものとしているが、アンモニアを吸着した木炭やその微粉末を用いて、植物の水栽培における窒素肥料として用いることも可能である。

次に、本実施形態の窒素肥料の製造方法において使用される窒素肥料の製造装置の構成について、第 2図〜第 6図を参照して説明する。第 2図は、本実施形態の窒素肥料の製造方法において使用される窒素肥料の製造装置の概略断面図である。第 3図は、この窒素肥料の製造装置における吸着槽の拡大概略断面図である。第 4図は、この窒素肥料の製造装置における吸着槽のカートリッジ支持部を示す概略平面図である。第 5図は、この窒素肥料の製造装置における吸着槽のカートリッジの底面を示す概略平面図である。第 6図は、本実施形態の窒素肥料の製造方法において使用される他の窒素肥料の製造装置の概略断面図である。

第 2図に示すように、本実施形態において使用される窒素肥料の製造装置は、発酵槽 1 0、吸着槽 2 0、及びこれらを接続する接続管 3 0を有している。

• 発酵槽 1 0は、家畜糞尿等の有機物を発酵させて、堆肥化するための容器であり、接続管 3 0に接続する部分以外については、密閉構造とすることが好ましい。また、発酵槽 1 0は、図示しないが有機物の出し入れを行うための扉を、その上部又は側面等に有することが好ましい。

この発酵槽 1 0に汲み入れられた糞尿 1 1が発酵すると、アンモニアが発生する。発生したアンモニアを含有する気体は、上昇気流によって発酵槽 1 0の上部へ移動し、接続管 3 0を通過して吸着槽 2 0へ移動する。

また、木炭の層の厚さや発酵させる家畜糞尿等の量などによっては、第 2図に示すように、発酵層と吸着槽との間にブロア 3 1を設け、このブロア 3 1によつて風量を調整し、発生したアンモニアの移動量を調節することも好ましい。

吸着槽 2 0は、発酵槽 1 0の上流に設けられ、発酵槽 1 0から移動してきたアンモニアを吸着するための容器であり、木炭装填部 2 1 , 上蓋 2 2を備えている。また、この吸着槽 2 0は、接続管 3 0に接続する部分と上蓋部分以外は、密閉構造とすることが好ましい。

発酵槽 1 0から移動してきた気体は、木炭装填部 2 1を通過し、上蓋 2 2における開口部である通気孔から外部へと排気される。このような吸着槽 2 0における気体の移動は、発酵槽 1 0における上昇気流による他、ブロア 3 1により行われるものである。そして、発酵槽 1 0から移動してきた気体が、木炭装填部 2 1を通過する際に、気体中に含まれるアンモニアは、木炭装填部 2 1に備えられた木炭に吸着することによって、除去される。

吸着槽 2 0の木炭装填部 2 1は、木炭を装填する部分である。この木炭配置部 2 1には、第 3図に示すように、木炭をその内部に積載したカートリッジ 2 4 が装填されている。このカートリッジ 2 4内において、木炭は層状に積載されており、下層の第一木炭層 2 4 aと、上層の第二木炭層 2 4 bを構成している。また、このカートリッジは、吸着槽 2 0に着脱可能となっており、上蓋 2 2を開けて、吸着槽 2 0の上方から装填、及び取り外しが行えるようになつている。

第一木炭層 2 4 aは、比較的大きい木炭からなる木炭の層である。この第一木炭層 2 4 aにおける木炭の大きさは、アンモニアを含有する気体を容易に引き込んでアンモニアの吸着を行うことができる大きさであることが望ましい。このような観点から、第一木炭層 2 4 aにおける木炭の大きさについては、その粒径を、およそ 3 c m〜5 c m程度とすることが好ましい。

第二木炭層 2 4 bは、比較的小さい木炭からなる木炭の層である。この第二木炭層 2 4 bは、第一木炭層 2 4 aを介して流入してきた気体から第一木炭層 2 4 aで吸着されなかったアンモニアを吸着するものである。

このように第一木炭層 2 4 aにおいて除去されなかったアンモニアを効率的に除去するため、アンモニアを含有する気体との接触面積を大きくすることが好ましく、したがって、木炭を小さいものとすることが好ましい。一方で、木炭が小さすぎる場合は、発酵槽 1 0から流入する気体の移動の妨げとなる。

このため、第二木炭層 2 4 bにおける木炭の大きさについては、その粒径を、およそ 1 c m〜3 c m程度とすることが好ましい。

この第二木炭層 2 1 bは、第一木炭層 2 1 aの上に直接設けることができる。すなわち、第一木炭層 2 1 aにおける木炭の上に、第二木炭層 2 1 bにおける木炭を積み重ねることによって、第二木炭層 2 1 bを設けることが可能である。また、第一木炭層 2 1 aと第二木炭層 2 1 bの間に、多数の通気孔を有する開口板を設けて、第二木炭層 2 1 bの木炭が第一木炭層 2 1 a内に入り込むことを防止することも可能である。

カートリッジ 2 4の底面は、第 4図に示すように多数の開口部を有している。この開口部は、アンモニアを含有する気体を吸着槽 2 0の底部から第一木炭層 2 4 a内に通過させるための通気孔である。

この通気孔は、発酵槽 1 0から流入したアンモニアを含有する気体の通過をできるだけ妨げず、かつ、第一木炭層 2 4 aにおける木炭が、吸着槽 2 0の下部にこぼれ落ちない程度の大きさであることが好ましい。このような要件を満たす限り、通気孔の大きさや形状、数等は限定されるものではないが、上記観点から、通気孔を、直径 1 c m〜2 c m程度の大きさの円形とすることが好ましい。

さらに、第 3図に示すように、吸着槽 2 0の内部壁面上であって、木炭配置部 2 1のすぐ下には、カートリッジ 2 4を支持可能なカートリッジ支持部 2 3が設けられている。第 5図は、吸着槽 2 0の上方から見たカートリッジ支持部 2 3 を示す概略平面図である。

カートリッジ 2 4は、その底面の周縁部においてカートリッジ支持部 2 3に密着している。これによつて、吸着槽 2 0下部におけるアンモニアを含有する気体は、カートリッジ 2 4と吸着槽 2 0の隙間から漏れ出ることがなく、カートリッジ 2 4の底面に設けられた通気孔から第一木炭層 2 4 aの内部に移動するようになっている。

なお、第 3図では、一のカートリッジ 2 4を用いているが、吸着槽 2 0において、カートリッジ 2 4を複数装填するように構成することも好ましい。例えば、第一木炭層 2 1 aの木炭を装填したカートリッジと、第二木炭層 2 1 bの木炭を装填したカートリッジを二段重ねにして、吸着槽 2 0に装填可能とすることも好ましい。もちろん、三以上のカートリッジを用いることも可能であり、積み重ねるのみならず、横並びに装填する構成などとすることもできる。また、これらのカートリッジの一部に、木炭以外の材料を装填して用いることも可能である。

力一トリッジを複数積み重ねる場合、各力一トリッジの底面は、上記カートリッジ 2 4と同様に、第 4図に示すような多数の通気孔を備えたものとする。下側のカートリッジから移動してきた気体は、この開口部から上側のカートリッジに移動する。また、これらの通気孔も、カートリッジ 2 4の場合と同様に、上側のカートリッジにおける木炭が、下側のカートリッジにこぼれ落ちない程度の大きさであることが好ましい。

さらに、カートリツジを複数積み重ねる場合には、それぞれのカートリッジの間からアンモニアを含有する気体が漏れないような構成とする。すなわち、相接触するカートリッジのうち、上側のカートリツジの底面の周縁部と、下側の力 ―トリッジの上端周縁部とを密着する構造とすることによって、下側のカートリッジに装填された木炭を通過した気体が、上側のカートリッジの底面の開口部からその内部に移動するようになっている。

また、本実施形態では、吸着槽 2 0への木炭の装填をカートリッジを用いて行う構成としているが、カートリッジの代りに、例えば、カートリッジの底面と同様の開口部を有する鉄板などの板を、吸着槽 2 0におけるカートリッジ支持部 2 3の上部に装填し、この上に木炭を直接装填することも可能である。また、この場合に、装填する木炭を大きさごとに層状に装填することも可能である。さらに、これらの層を、上記のような開口部を有する板によって区分けして吸着槽 2 0に装填することも可能である。

上蓋 2 2は、吸着槽 2 0の上蓋であり、吸着槽 2 0を通過した気体を外部に排気するために、多数の通気孔を有している。この通気孔の大きさや形は、特に限定されるものではない。

そして、この上蓋 2 2を取り外すことにより、上記カートリッジの装填及び取り外しを行うことができ、アンモニアを吸着した木炭を取り出すことが可能となっている。第 3図の例では、上蓋 2 2は、ヒンジを用いることによって、開閉可能に構成され、カートリッジの出し入れが可能となっている。

また、吸着槽 2 0に上蓋 2 2を設けることなく、その上部を開放して使用することも可能である。

なお、発酵槽 1 0と接続管 3 0、及び吸着槽 2 0と接続管 3 0とを、取り外し可能とすることもできる。このようにすれば、例えば木炭の装填をカートリツジ式で行わない場合などにおいて、複数の吸着槽 2 0を用いることにより、装填されている木炭に十分にアンモニアが吸着されてアンモニアの刺激臭が発生しはじめた場合に、その吸着槽 2 0を、新しい木炭を装填した吸着槽 2 0に、吸着槽ごと交換することが可能となる。このため、木炭の交換を迅速に行うことができ、悪臭の漏れを最小限に抑えることが可能となる。

次に、第 6図を参照しながら、本実施形態の窒素肥料の製造方法において使用される他の窒素肥料の製造装置の構造について説明する。

同図に示すように、この窒素肥料の製造装置は、発酵槽 1 0の上に吸着槽 2 0を直接配置し、発酵槽 1 0と吸着槽 2 0とを一体化して構成している。

このため、発酵槽 1 0からのアンモニアを含有する気体の上昇気流を、第 2 図の窒素肥料の製造装置における場合のように接続管 3 0を通過させることなく、木炭装填部 2 1に流入させることができ、吸着効率を高めることが可能となっている。

第 6図の例では、吸着槽として、力一トリッジ 2 4をそのまま用いる構成としている。

カートリッジ 2 4と発酵槽 1 0とは、発酵槽 1 0の上端周縁部において、密着する構成となっており、発酵槽 1 0において発生したアンモニアを含有する気体が、カートリッジ 2 4と発酵槽 1 0の間から漏れることなく、カートリッジ 2 4内に移動するようになっている。

そして、アンモニアが木炭に充分吸着除去され、悪臭の取り除かれた気体が、力一トリッジ 2 4の上部から排気されるようになっている。

また、第 6図に示すように、本実施形態のカートリッジ 2 4に、第一実施形態における吸着槽 2 0の上部に備えられているような上蓋 2 2を取り付けた構成とすることも好ましい。

さらに、吸着槽としてのカートリッジ 2 4を発酵槽 1 0の上に直接載せた構成とするのではなく、第一実施形態における吸着槽 2 0の底面を除去したものを、本実施形態の発酵槽 1 0の上部に接続する構成とすることも可能である。

その他の構成については、第 2図に示すものと同様である。

なお、上述のように、第 2図及び第 6図のいずれの場合についても、発酵槽に代えて、発酵槽と同様の形状を有するとともに粉砕機を備えた粉砕槽を設けて、木炭の粉砕を行い、粉砕により生じたアンモニアを木炭に吸着させるようにすることが好ましい。このようにすると、木炭粉砕時に生じる粉塵の収集も行うことができる。以上説明したように、本実施形態の窒素肥料の製造方法によれば、家畜糞尿等の有機物を発酵させて、堆肥化する場合などにおいて発生するアンモニア刺激臭を、木炭を用いることによって効率的に吸着し、無臭化することができるとともに、このアンモニアを吸着した木炭を窒素肥料として用いることが可能となる。

この結果、家畜から排出された糞尿などにおける窒素を、アンモニアとして木炭に吸着させ、この木炭を窒素肥料として植物を育成し、育成した植物を家畜の飼料として与えることによって、窒素循環に寄与することが可能となる。

[第二実施形態]

次に、本発明の第二実施形態について、第 7図を参照して説明する。同図は、本実施形態の窒素肥料の製造方法の工程を示す概念図である。

本実施形態は、養魚場の水域において発生するアンモニアの除去を行う点で第一実施形態と異なる。アンモニアを木炭に吸着させて除去する点や、アンモニァを吸着させた木炭を用いて窒素肥料を製造する点については、第一実施形態と同様である。

本実施形態の窒素肥料の製造方法は、水域の有機物の発酵により発生するァンモニァを木炭に吸着させ、この木炭を用いて窒素肥料を製造することが可能であれば特に限定されるものではないが、第 7図に示すように、（Α' ) 木炭製造工程、（Β' ) 加工工程、 (C ) 吸着工程、（D' ) 乾燥工程、（Ε' ) 粉砕工程、（F' ) 鋤き込み工程の各工程を含むことが好ましい。

(Α' ) 木炭製造工程

まず、木炭の製造については、第一実施形態における場合と同様のものとすることができる。

(Β' ) 加工工程

次に、製造された木炭を破砕して、アンモニアの吸着に適する大きさに加工する。

そして、本実施形態においては、この加工した木炭を水透性の袋などの容器に装填し、養魚場の水域に投入して沈め、木炭へのアンモニアの吸着を行わせる。

アンモニアの吸着効率を高めるためには、木炭の表面積を大きくすることが好ましいが、このために木炭のサイズを小さくしすぎると、容器内における木炭同士の接触面積が増大し、吸着効率が低減するとともに、袋から水中に漏出してしまうことから、木炭の粒径を 1 c m〜 5 c m程度の大きさとすることが好ましい。

(C ) 吸着工程

養魚場の水域において、上記木炭が、魚糞などの有機物が発酵することにより生じるアンモニアを吸着することにより、その水域を浄化する。

木炭にアンモニアが十分に吸着され、それ以上アンモニアの吸着を行えなくなったり、あるいは吸着効率が大きく低減すると、水域が汚れてくる。この場合、アンモニアを吸着した木炭の袋を引き上げて、新しい木炭を装填した袋を水中に投入し、再びアンモニアの吸着を実行する。

このようにして、アンモニアが除去された水域の魚は、その成長が著しく改善される。

(D' ) 乾燥工程

水中から引き上げた木炭を、十分に乾燥させる。

なお、この乾燥の際に、木炭に吸着していたアンモニアの一部が木炭から離れて空気中に移動し、再びアンモニア刺激臭が発生する。

このため、本実施形態においても、第一実施形態におけるような吸着槽を使用して、この乾燥により生じるアンモニアを吸着槽で吸着することが好ましい。

この場合、発酵槽に代えて乾燥槽を設け、この乾燥槽に乾燥機を備えて木炭を乾燥させ、乾燥により生じたアンモニアを必要に応じてブロアなどを用いて吸着槽に移動し、木炭への吸着を行わせることが好ましい。

(Ε' ) 粉砕工程，（F' ) 鋤き込み工程

次に、乾燥した木炭を、粉砕機にかけて微粉化し、第一実施形態と同様に、土中に鋤き込んで窒素肥料として利用する。

以上説明したように、本実施形態の窒素肥料の製造方法によれば、養魚場の水域において、魚等により排出された糞尿などの有機物から発生するアンモニアを木炭に吸着して除去することができるため、水域の浄化改善を図ることができ、魚等の成育を著しく向上させることが可能となる。

そして、このようにしてアンモニアを吸着させた木炭を用いて窒素肥料を製造することが可能となる。

なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。

例えば、上記各実施形態においては、アンモニアを吸着した木炭を微粉化して土中に鋤き込むようにしているが、育成する植物に応じて、微粉末ではなく、より大きいサイズに粉砕し、これを窒素肥料として利用するようにするなど適宜変更することが可能である。

本発明によれば、家畜糞尿等の有機物を発酵させて、堆肥化する場合などにおいて発生するアンモニア刺激臭を、木炭を用いることによって効率的に吸着し、無臭化することができるとともに、このアンモニアや尿素'を吸着した木炭を窒素肥料として用いることが可能となる。

また、木炭は、その表面積が大きく、アンモニア等の吸着効率が高いため、その吸着を行うための吸着槽を小型化し、比較的短時間でアンモニア等を除去することが可能となる。

その結果、住宅地に近い所でも養鶏畜産等を行うことができ、製造した窒素肥料を、近隣の農地などにおける窒素肥料として役立てることが可能となる。もちろん、家畜糞尿等の発酵により得られた堆肥も肥料として用いることが可能である。

また、本発明の窒素肥料の製造装置を用いて、アンモニア等の除去及び窒素肥料の製造を行うことができるのみならず、木炭を水透性の容器に入れて、養魚場の水域に投入し、アンモニア等を吸着させることによって、その水域の浄化を行うとともに、窒素肥料を製造することも可能である。

この場合も、本発明の窒素肥料の製造装置を用いた場合と同様に、アンモニァ等を効率的に除去可能であるとともに、アンモニアを十分に吸着した木炭を窒素肥料として製造することが可能となる。また、アンモニアが除去された水域の魚は、その成長が著しく改善される。

さらに、このようにしてアンモニアを吸着させた木炭を粉砕し、土中に鋤き込むことによって、木炭と土中の微生物との接触面積を増大させることができ、微生物の働きによって生成する硝酸塩が効率的に得られるため、肥料効果の高い窒素肥料とすることが可能となる。産業上の利用可能性住宅地に近い場所における養鶏畜産業などに、好適に利用することが可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 木炭に有機物の発酵により発生するアンモニアを吸着させ、このアンモニアを吸着させた木炭を窒素肥料とする

ことを特徴とする窒素肥料の製造方法。

2. 前記有機物を発酵槽で発酵させ、

当該発酵槽で発生したアンモニアを含有する気体を、前記木炭を内部に装填してある吸着槽に通過させて、前記木炭へのアンモニアの吸着を行わせる

ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の窒素肥料の製造方法。

3. 前記木炭へのアンモニアの吸着にあたり、前記木炭を装填してある透水性の容器を、養魚場の水域に沈め、前記木炭に前記水域における有機物の発酵により発生するアンモニアの吸着を行わせる

4. アンモニアを吸着させた前記木炭を粉砕して、この粉砕した木炭を窒素肥料とする

ことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項記載の窒素肥料の製造方法。

5. 前記有機物が、少なくとも家畜糞尿、鶏糞、魚糞のいずれかである

6. 有機物を発酵させる発酵槽と、

前記発酵槽の下流に設けられ、木炭を層状に装填し、前記有機物の発酵により発生したアンモニアを前記木炭に吸着させる吸着槽と、を備えた

ことを特徴とする窒素肥料の製造装置。

7. 前記吸着槽が、前記発酵槽の上部に着脱自在に備えられた

ことを特徴とする請求の範囲第 6項記載の窒素肥料の製造装置。

8. 前記吸着槽における木炭の層を二層以上とし、各層ごとに木炭の粒径を異ならせた

ことを特徴とする請求の範囲第 6項又は第 7項記載の窒素肥料の製造装置。

9. 前記吸着槽における複数の層における木炭の粒径を、下層になる程大きくした

ことを特徴とする請求の範囲第 8項記載の窒素肥料の製造装置。

1 0. 前記木炭の層が、上下二層からなり、下層における木炭の粒径が 3 c n！〜 5 c mであり、上層における木炭の粒径が 1 c m〜2 c mである

ことを特徴とする請求の範囲第 8項又は第 9項記載の窒素肥料の製造装置。

1 1 . 前記吸着槽は、前記木炭を内部に保有するカートリッジを着脱自在に装填してある

ことを特徴とする請求の範囲第 6項、第 7項、又は第 9項記載の窒素肥料の製造装置。