WO2012108497A1 - 製鋼スラグによる堆肥化促進法、及びこれにより得られる堆肥 - Google Patents

製鋼スラグによる堆肥化促進法、及びこれにより得られる堆肥 Download PDF

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    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the present invention relates to a method for promoting composting of livestock excrement using steelmaking slag, which is a by-product generated from the steelmaking process of the steel industry, and a compost containing steelmaking slag produced by this method.
  • the management status of livestock excrement is about 80% of the farmhouses with compost, but there are insufficient measures to prevent the inflow of rainwater on the roof etc., and about 20% of urine and slurry.
  • the farmer had been excavated and stored.
  • Livestock farmers that are subject to management under the “Law Concerning the Optimization and Management of Use of Livestock Waste” (Act No. 112 of 1999) have improved the management and management of livestock waste disposal facilities.
  • the management standards were to be observed by all farmers.
  • the results of the enforcement status survey (as of December 1, 2009) of the “Act on the Appropriate Management of Livestock Excretion and Promotion of Use” were as follows.
  • Non-Patent Document 1 There are 56,184 livestock farmers of a certain scale or more nationwide to which the management standards based on the “Law Concerning the Optimization of Use and Promotion of Use of Livestock Waste” are applied. Of these, 99.96% meet the management standards (according to the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries). However, at present, it is difficult to say that livestock excrement is still being used effectively. In particular, among cattle excreta, cattle manure is generated in Japan about 51.93 million tons per year, and the amount produced is higher than chicken manure (domestic annual production of about 12.85 million tons) and pork poultry (domestic annual production of about 22.91 million tons). Many. Therefore, effective utilization of cow dung is very important (Non-Patent Document 1).
  • steelmaking slag produced in steelmaking processes such as converters is generated about 10 million tons per year, CaO, FeO, Fe 2 O 3 , SiO 2 as the main components, and dephosphorization of lime.
  • generated more is included.
  • This is steelmaking slag in addition to the basic component of the iron oxide (CaO) is contained in a large amount, not bound with SiO 2 and P 2 O 5 and Fe 2 O 3 or the like, so-called free lime is present . Since steelmaking slag contains free lime, it causes expansion and collapse due to hydration and carbonation, thus preventing effective use.
  • blast furnace slag generated from the iron making process of the same steel industry is utilized in various applications. For example, blast furnace slag is used effectively for cement materials, fine aggregates for concrete, and the like.
  • Non-Patent Document 2 reports that when dairy cow dung was composted, blast furnace slag was added to dairy cow dung to try to promote composting. Yes. In Non-Patent Document 2, it is reported that composting was promoted by adding large sawdust and blast furnace slag to dairy cow dung.
  • cow dung as an example of livestock excreta
  • the water content of cow dung is usually about 70-80%, but the water content appropriate for composting is about 50%.
  • aerobic microorganisms act to evaporate water from the cattle manure as the temperature rises, and the water content can be adjusted to about 50% suitable for composting.
  • the temperature rise due to aerobic microorganisms does not proceed so quickly, and composting of cow dung usually requires a long period of about 3 to 6 months. It takes a long time to create compost because the composting being created in the indoor facility with a roof is based on the “Law Concerning the Optimization of the Management of Livestock Excretion and the Promotion of Use” (Act No. 112 of 1999).
  • Non-Patent Document 2 reports that, when composting dairy cow manure, blast furnace slag generated from the ironmaking industry's ironmaking process was added to the dairy cattle manure to try to promote composting. However, just adding blast furnace slag to dairy cow dung and composting did not show any change in the temperature rise of dairy cow dung compared to the case without adding blast furnace slag, and reported that fermentation was not promoted. Has been. Further, in Non-Patent Document 2, a large rise of sawdust and blast furnace slag is added to dairy cow dung in layers, and the temperature rises during composting compared to the case where these are not added.
  • Non-Patent Document 2 composting could be promoted by adding large sawdust and granulated slag in layers to dairy cattle even when using granulated slag, which is a type of blast furnace slag. Has been reported.
  • blast furnace slag and granulated slag which is a kind of blast furnace slag, generated from the ironmaking process of the steel industry were added to dairy cow dung, and an attempt was made to promote composting.
  • composting could not be promoted even if slag was added to cow dung alone. Therefore, there is a demand for the development of materials that can promote composting independently without adding large sawdust in layers.
  • attempts to promote composting by adding steelmaking slag generated from the steelmaking process, which is completely different from the blast furnace slag generated from the ironmaking process of the steel industry, to the livestock excrement.
  • cow manure compost is known to have a lower fertilizer effect due to its lower phosphoric acid and lime content compared to chicken manure compost. For this reason, cattle manure compost is rarely used as a substitute for chemical fertilizer like chicken manure compost.
  • an object of the present invention is to provide a method for promoting composting of livestock excrement and a compost obtained thereby.
  • Composting promotion method by steelmaking slag as described in any one.
  • (6) The method for promoting composting using steelmaking slag according to any one of (1) to (5), wherein the livestock excrement is bovine dung.
  • (7) The method for promoting composting using steelmaking slag according to any one of (1) to (6), wherein the steelmaking slag has a particle size of 3 mm or less.
  • (8) Compost obtained by the method for promoting composting according to any one of (1) to (7), wherein the compost contains steelmaking slag.
  • the present invention makes it possible to compost livestock excrement in a short period of time using steelmaking slag generated from the steelmaking process of the steel industry, thereby promoting effective use of livestock excrement. It can also be expected to improve the environment such as reducing the burden on livestock farmers and dairy farmers and preventing bad odors. Moreover, livestock excrement compost including steelmaking slag (especially cow manure compost) can be expected to have a fertilizer effect for the cultivation of agricultural crops.
  • the livestock excrement targeted by the present invention is beef dung, pork dung, chicken dung, horse dung, sheep dung, etc. that are generated by livestock breeding such as livestock industry and dairy farming.
  • cattle are bred on a large scale, and it is preferable to obtain a large amount of cattle manure generated there.
  • the moisture content of cow dung is about 70-80%, but the moisture content suitable for composting is about 50%.
  • the temperature rises due to the action of aerobic microorganisms.
  • the water does not evaporate, and it takes time to reach a moisture content of about 50% suitable for composting. There is a problem that the system does not progress efficiently.
  • compost is a fertilizer that has organic substances completely differentiated by microorganisms. It may be used synonymously with organic materials (organic fertilizers), while organic materials contain easily decomposable organic matter and undegraded organic matter residues, whereas compost refers to the fully decomposed organic matter, Also called compost.
  • organic fertilizers organic fertilizers
  • compost refers to the fully decomposed organic matter, Also called compost.
  • compost and compost are treated as synonyms.
  • anaerobic microorganisms decompose organic matter mainly by fermentation metabolism. Fermentation metabolism reduces degradation rate, suppresses temperature rise, lowers raw material pH due to the production of acids such as acetic acid and butyric acid, and produces malodorous sources, so anaerobic microorganisms are unsuitable for composting.
  • water content water content
  • the amount of water is large, it is difficult to ensure air permeability. Therefore, if the amount of water is excessively increased, the decomposition rate is consequently reduced.
  • a moisture content of about 50% is good.
  • the moisture content is adjusted by adding water when the moisture content is low, and mixing and heating auxiliary materials such as straw when the moisture content is high.
  • raw materials with high water content such as cow dung may be squeezed by applying mechanical pressure to perform solid-liquid separation.
  • thermophilic bacteria having activity in a high temperature region (50 to 80 ° C.), and the peak of activity is at 60 to 75 ° C.
  • the rate of decomposition is higher in the high temperature range, and it is preferable to inactivate pathogenic bacteria, pest eggs, viruses, and weed seeds by raising the temperature to a high temperature range from the viewpoint of hygiene.
  • the US Environmental Protection Agency requires exposure to temperatures of 55 ° C or higher for 3 days or longer.
  • the temperature When composting at a composter or composting facility, the temperature may be forcibly increased by heating. When heating is not performed, the temperature easily rises to a high temperature range by depositing compost and performing heat insulation with compost. If the temperature does not rise smoothly, other environmental factors may not be appropriate. For this reason, temperature is one of the indicators for investigating whether composting is being conducted properly.
  • the steelmaking slag used in the present invention is obtained as a converter slag, hot metal pretreatment slag, dephosphorization slag, etc. from the steelmaking process of the steel industry. In the present invention, these can be used alone or in combination as appropriate as steelmaking slag.
  • composition of the steelmaking slag used in the present invention and the mechanism by which the temperature rises in a short time at the start of composting will be described by mixing the steelmaking slag with the livestock excrement.
  • composition of the steel slag to be used in the present invention in mass%, CaO: 20% or more than 50% total iron, 8% to 25% or less, MgO: 8% 1% or more less, SiO 2: 10% or more 30 Steelmaking slag having a composition comprising:% or less, MnO: 2% or more and 10% or less, Total sulfur content (TS): 1% or less (including 0%), P 2 O 5 : 1% or more and 20% or less is there.
  • TS Total sulfur content
  • Ca contained in the steelmaking slag will be described. Ca contained in the steel slag, lime CaO, dicalcium silicate 2CaOSiO 2, present in the chemical form such as tricalcium silicate 3CaOSiO 2. Usually, when expressing the composition of steelmaking slag, all Ca is displayed as CaO content. Quick lime CaO generates heat when it reacts with water contained in livestock excrement to become slaked lime Ca (OH) 2, and contributes to the promotion of temperature rise in the initial stage of composting. Further, slaked lime Ca (OH) 2 generated after quicklime CaO reacts with water is a main causative component of alkalinization by steelmaking slag.
  • the temperature rise effect by the quicklime CaO contained in the steelmaking slag may be insufficient.
  • the effect of alkalinization by Ca (OH) 2 generated by the reaction of quick lime CaO contained in the steelmaking slag with water is weakened, and the quality is improved by aerobic microorganisms. May not facilitate the creation of compost.
  • the CaO content of the steelmaking slag used in the present invention is preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less.
  • the CaO content of the steelmaking slag is more preferably 40% by mass or more and 50% by mass.
  • the CaO content of the steelmaking slag can be measured by, for example, fluorescent X-ray analysis.
  • steelmaking slag containing iron Fe 2 O 3, FeO, as metallic iron.
  • metallic iron and FeO contained in the steelmaking slag also have a feature that contributes to the promotion of the initial temperature rise by oxidation. Therefore, it is preferable to use a steelmaking slag having a high content of metallic iron and FeO, but the iron content of the steelmaking slag is measured here by measuring the total iron content by titration with titanium chloride (III) reduced potassium dichromate. Then, the composition is described by the total iron content.
  • the total iron content of the steelmaking slag is less than 8% by mass, there is a possibility that a sufficient amount of metallic iron and FeO that contribute to an increase in composting temperature may not be supplied. Therefore, the total iron content of the steelmaking slag is preferably 8% by mass or more. On the other hand, steelmaking slag whose total iron content exceeds 25% by mass hardly occurs in the ironmaking process and is difficult to obtain. Therefore, it is preferable to use steelmaking slag having a total iron content of 8% by mass to 25% by mass.
  • Mg contained in the steelmaking slag contains Mg as magnesium oxide MgO.
  • MgO reacts with water in the same manner as quicklime CaO to become Mg (OH) 2 .
  • Mg (OH) 2 is a causative substance of alkalinization.
  • MgO contained in steelmaking slag contributes to the production of high-quality compost by aerobic microorganisms from the viewpoint of pH adjustment.
  • Mg is also important as a nutrient salt for aerobic microorganisms responsible for composting.
  • the pH adjustment effect by these MgO and the Mg supply effect to aerobic microorganisms responsible for composting may be insufficient.
  • the MgO content of the steelmaking slag can be measured, for example, by fluorescent X-ray analysis.
  • Si contained in the steelmaking slag will be described.
  • Si exists mainly as SiO 2 in the steelmaking slag.
  • Steelmaking slag having a SiO 2 content of less than 10% by mass or exceeding 30% by mass is hardly generated in the steelmaking process, and thus is not readily available. Accordingly, the SiO 2 content is preferably less than 10% by mass and 30% by mass or less.
  • the content of SiO 2 contained in the steelmaking slag for example, can be measured by X-ray fluorescence analysis.
  • Mn contained in the steelmaking slag will be described.
  • Mn exists mainly as MnO in steelmaking slag.
  • Steelmaking slag having a MnO content of less than 2% by mass or more than 10% by mass hardly occurs in the iron making process, and is difficult to obtain. Therefore, the MnO content is preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less.
  • the MnO content of the steelmaking slag can be measured, for example, by fluorescent X-ray analysis.
  • S contained in the steelmaking slag will be described.
  • S is hardly contained in steelmaking slag.
  • S 2 ⁇ is a strong reducing agent, and causes a favorable environment for anaerobic microorganisms by lowering the redox potential.
  • the TS content of the steelmaking slag is set to 1% by mass or less.
  • the TS content of steelmaking slag can be measured by, for example, high-frequency heating combustion in an oxygen stream-infrared absorption method.
  • Phosphorus (P) is steelmaking slag and is mainly represented by a composition of P 2 O 5 .
  • Phosphorus is also important as a nutrient component of microorganisms responsible for composting.
  • Steelmaking slag having a P 2 O 5 content of less than 1% by mass or steelmaking slag having a P 2 O 5 content of more than 20% by mass hardly occur in the iron making process, and thus are difficult to obtain. Therefore, the P 2 O 5 content is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less.
  • P 2 O 5 content of steelmaking slag for example, can be measured by X-ray fluorescence analysis.
  • the water content evaporates from the livestock excrement as the temperature rises, so that the water content can be reached in a short time with a water content of about 30% to 50% suitable for composting.
  • the time required to reach a high temperature range of 50 ° C. or higher after composting can be used. Therefore, the present invention pays attention to the time when the temperature of the livestock excrement reaches a high temperature range of 50 ° C. or more, in which dehydration and composting from the livestock excretion proceed efficiently, and the temperature of the mixture of the livestock excrement and the steelmaking slag is Reaching 50 ° C. within 48 hours after mixing was used as an index for promoting composting.
  • the time required to reach a temperature of 50 ° C. or higher is also affected by the initial temperature at the start of compost production and the ambient air temperature.
  • the initial temperature at the start of composting and the ambient air temperature are compared under the same conditions, by mixing livestock excrement and steelmaking slag, the temperature reaches 50 ° C or higher compared to the case where no mixing is performed. It is possible to reduce the time required to do this.
  • livestock excrement and steelmaking slag are mixed, the temperature can reach 50 ° C. within 48 hours.
  • steelmaking slag is hygroscopic, not only water evaporation due to temperature rise due to heat generation as described above, but also water contained in livestock excrement is absorbed by steelmaking slag by mixing with steelmaking slag. It is also possible to reduce the moisture content of livestock excrement due to the effect of
  • Y ⁇ 10 ⁇ (0.7 ⁇ X + 0.3) / (270 ⁇ Z-2.4)
  • Y Mass ratio of steelmaking slag added when the mass of livestock excrement is 1.
  • X Moisture content of livestock excrement
  • Z Mass ratio of CaO contained in steelmaking slag
  • the reaction used in the initial temperature increase of composting is the exothermic reaction that occurs when quick lime CaO contained in steelmaking slag reacts with the water contained in livestock waste, and the metallic iron contained in steelmaking slag. This is an exothermic reaction that occurs during oxidation.
  • the reaction proceeds by storing the steelmaking slag in the atmosphere, heat generation can be expected when the steelmaking slag is stored in a condition free of oxygen or used immediately after pulverization.
  • the mass of livestock excrement is W [kg] and the moisture content is X
  • the mass of water contained in the livestock excrement will be WX [kg]
  • the dry matter mass of the livestock excrement will be W (1-X) [kg]. .
  • the mass of the livestock excrement is set to 1 when the mass of the livestock excrement is 1 for the steelmaking slag containing quick lime CaO with a mass ratio of Z
  • the mass of the steelmaking slag added to the livestock excrement of mass W [kg] is WY. [Kg].
  • the mass of quicklime CaO added to livestock excrement becomes WYZ [kg].
  • steelmaking slag that is about twice the lower limit of the mass ratio of steelmaking slag to be mixed with livestock excrement calculated from the above formula, It is more desirable to mix with excrement.
  • the amount of the mixture of livestock excrement and steelmaking slag having a pH of 9 is preferably set as the upper limit of the amount of steelmaking slag added to livestock excrement.
  • steelmaking slag contains an alkaline substance such as CaO and MgO, the steelmaking slag alone exhibits alkalinity of about pH 9.5 to 12.5.
  • the pH of livestock excrement is about 6, but by mixing steelmaking slag with livestock excrement, it is possible to adjust to pH 7-9, which is a pH condition that can promote composting. However, if steelmaking slag is added too much, the pH will exceed 9, so that it will deviate from the pH conditions that promote composting.
  • the water content of the livestock excrement is about 70 to 80%. More preferably, the water content of the livestock excrement as a raw material is adjusted to the range of 70% by mass or more and 72% by mass or less, and then the steelmaking slag. It is possible to promote efficient composting by mixing about 15% by mass with respect to livestock excrement, for example. However, the present invention is not limited only to this condition.
  • the method for mixing the livestock excrement and the steelmaking slag may be any method as long as the livestock excrement and the steelmaking slag can be mixed.
  • mixing using a wheel loader or a manual spreader is also possible.
  • cow dung is most preferable as the livestock excrement targeted by the present invention. This is because cow dung is produced in large quantities, and since it contains less phosphorus and nitrogen than pork and chicken dung, its use as compost has not progressed.
  • the present invention is applicable to pork buns, horse buns, and the like other than beef buns.
  • the particle size of the steelmaking slag used by this invention is 3 mm or less.
  • the specific surface area of the steelmaking slag is smaller than that when the particle diameter is 3 mm or less, so the hydrolysis reaction of CaO contained in the steelmaking slag and the steelmaking slag are included. This is because the oxidation reaction of Fe is less likely to occur, so heat generation due to these chemical reactions is suppressed, and the temperature rise effect at the beginning of compost production is reduced.
  • the elution efficiency of the steelmaking slag-containing component is high and the operability is good by mixing with livestock excrement, a smaller particle size is preferable, and thus the steelmaking slag particle size is desirably 3 mm or less.
  • the particle size of the steelmaking slag can be measured in which particle size range the steelmaking slag is, for example, by using sieves having different mesh intervals.
  • the powder obtained by crushing steelmaking slag or the powder obtained by crushing steelmaking slag is a binder. It may be made more granular. Any binder can be used as long as it is used for granulation of fertilizers. For example, lignin sulfonic acid or the like can be used.
  • compost making methods include a deposition method, an open stirring method, and a closed stirring method, but any method may be used.
  • An important factor in compost production is the supply of oxygen.
  • the deposition method it is possible to supply oxygen necessary for composting to the inside of the deposit by turning over the mixture of livestock excrement and steelmaking slag at least once a week.
  • oxygen can be supplied by stirring a mixture of livestock excrement and steelmaking slag using a rotary scoop or the like.
  • oxygen can be supplied by stirring with a stirring propeller or the like.
  • the progress of composting can be confirmed by measuring the temperature in the mixture of livestock excrement and steelmaking slag over time.
  • the temperature reaches a high temperature of 50 ° C. or more within 48 hours.
  • the completion of compost can be confirmed, for example, by the following method. For example, since the fermentation for decomposing the easily decomposable substance is completed, it can be confirmed that the temperature rise immediately after supplying oxygen by turning back or the like slows down. Alternatively, it can be confirmed that the temperature of compost does not rise to 50 ° C. or higher even immediately after oxygen is supplied by turning over or the like.
  • the compost produced as described above is compost containing a steelmaking slag and having a water content of less than 50%.
  • the completed compost has a content of soluble silicic acid, lime, and iron that is 10 times or more, 3 times or more, 50 times or more higher than compost made without adding steelmaking slag. It can be expected to contribute to the growth promotion and yield increase of necessary crops.
  • Example 1 26 t of cow dung with a moisture content of 80% was divided into two 13 t.
  • the amount of the steelmaking slag added to the cow dung was determined as follows based on the formula described below.
  • Y Mass ratio of steelmaking slag added when the mass of cow dung is 1.
  • X Moisture content of cow dung
  • Z Mass ratio of CaO contained in steelmaking slag
  • the remaining beef dung 13t was composted in parallel in the same manner under the condition that no steelmaking slag was added, and used as a control.
  • Fig. 1 shows the temperature measurement results.
  • the temperature of the mixture of cow dung and steelmaking slag became 50 ° C. or more 24 hours after the start of the test.
  • temperature became 50 degreeC or more 72 hours after the test start. Therefore, the effect of increasing the initial temperature at the start of composting was confirmed by adding steelmaking slag to cow dung.
  • the mixture of cow dung and steelmaking slag has a temperature that is about 10 ° C higher for 30 days after the start of composting, compared to the case where steelmaking slag is not added to the control cow dung 60 It was maintained at ⁇ 72 ° C.
  • Table 2 shows the analysis results of compost containing and not containing steelmaking slag, created after a 51-day composting test.
  • the compost prepared by adding steelmaking slag contained 3.8% soluble silicic acid, 18.8% lime, and 3.66% iron.
  • soluble silicic acid was 0.15%
  • lime was 2.9%
  • iron was 0.02%
  • Soluble silicic acid was 25 times higher
  • lime was 6.4 times higher
  • iron content was 180 times higher. Therefore, compost prepared by adding steelmaking slag contains more than 10 times more soluble silicic acid, more than 3 times more lime, and more than 50 times more iron than compost made without adding steelmaking slag. I was able to confirm that.
  • Example 2 Fertilizer effect of compost containing steelmaking slag Using the compost containing steelmaking slag and the compost not containing steelmaking slag as prepared in Example 1, paddy rice (variety Koshihikari) was cultivated, The effect on yield was investigated.
  • Table 4 shows the results of lodging rates. In the test area cultivated with compost containing steelmaking slag, lodging was not seen, whereas in the test area cultivated with compost not containing steelmaking slag, 18% lodging was seen. It is thought that silicic acid contained in the compost containing steelmaking slag works effectively to increase the lodging resistance of paddy rice.
  • Table 5 shows the yield (14% wet mass) results.
  • Example 3 Fertilizer effect of compost containing steelmaking slag Using the compost containing steelmaking slag prepared in Example 1 and compost not containing steelmaking slag as a control, cabbage was cultivated, and cabbage yield and head leaves The effects on the reducing sugar and vitamin C content were investigated.
  • each 5 m ⁇ 2 m field there was provided a test zone in which the compost containing the steelmaking slag prepared in Example 1 and the compost not containing the control steelmaking slag were applied 10 t / ha each.
  • each fertilizer was applied with 300 kg / ha of urea as nitrogen. The results are shown in Table 6.
  • the yield of cabbage increased by 12% compared to when compost not containing steelmaking slag was applied.
  • the iron content in the head leaves also increased by 40%, the reducing sugar content by 20%, and the vitamin C content in the head leaves also increased by 21%.
  • Example 4 20 t of cow dung with a moisture content of 71% was divided into two 10 t.
  • One cow dung 10t was added with steelmaking slag having the composition shown in Table 7 to be composted, and the amount of steelmaking slag added to cow dung was determined as follows based on the formula described below.
  • Y Mass ratio of steelmaking slag added when the mass of cow dung is 1.
  • X Moisture content of cow dung
  • Z Mass ratio of CaO contained in steelmaking slag
  • the steelmaking slag having a composition shown in Table 7 (with a particle size of 3 mm or less) of 1.5 t (the weight of the cow dung was 1) was added to 10 t of the cow dung with a moisture content of 71%. 15) Added and mixed. When the pH of the mixture was measured after mixing, it was confirmed that it was pH 8.6 and less than pH 9.
  • the remaining 10t of cow dung was composted in parallel in the same manner without adding steelmaking slag, and used as a control.
  • Fig. 2 shows the temperature measurement results.
  • the temperature of the mixture of cow dung and steelmaking slag became 50 ° C. or more 24 hours after the start of the test.
  • temperature became 50 degreeC or more 72 hours after the test start. Therefore, the effect of increasing the initial temperature at the start of composting was confirmed by adding steelmaking slag to cow dung.
  • the mixture of cow dung and steelmaking slag has a temperature that is about 10 ° C. higher for 16 days after the start of composting compared to the case where steelmaking slag is not added to the control cow dung 60 It was maintained at ⁇ 72 ° C.
  • Table 8 shows the analysis results of compost containing and not containing steelmaking slag, which was created after the 23-day composting test.
  • the moisture content of the compost added with steelmaking slag was 32%, which was easy to handle as compost (30% to 50%).
  • the moisture content of the compost without adding the control steelmaking slag was 52%, and it was revealed that the moisture content was still high for use as compost.
  • Example 1 when 15% by mass of steelmaking slag was added to 80% moisture content of cow dung, the moisture content of compost became 48% by composting for 51 days, whereas in this example, When 15% by mass of steelmaking slag was added to cow dung with a moisture content of 71%, the moisture content of compost became 32% after composting for 23 days. Therefore, it was found that composting can be promoted more efficiently by mixing about 15% by mass of steelmaking slag with livestock excrement having a moisture content in the range of 70% by mass to 72% by mass. .

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Abstract

【課題】家畜排せつ物の処理に関し、短期間で良質な堆肥を提供するシステムが必要であった。 【解決手段】従来有効活用されていなかった製鉄業の副産物である製鋼スラグを、家畜排せつ物の混合原料として再利用し、堆肥化を促進すると共に、製鋼スラグに含まれている可溶性ケイ酸、石灰、鉄分などを肥料資源として効率的に活用する。これにより、堆肥化開始時の温度上昇を促進し、家畜排せつ物と製鋼スラグの混合物の温度を混合後48時間以内に少なくとも50℃に到達させるとともに、含水率を30~50%とし、堆肥作成期間を短縮することが可能となる。

Description

製鋼スラグによる堆肥化促進法、及びこれにより得られる堆肥
 本発明は、製鉄業の製鋼工程から発生する副産物である製鋼スラグを用いて、家畜排せつ物の堆肥化を促進する方法及び本方法により作成される製鋼スラグを含む堆肥に関する。
 家畜排せつ物は、これまで農産物及び飼料作物生産に有効に利用されてきたが、近年経営規模の拡大や高齢化に伴う労働力の不足等を背景に、自己経営内・地域における家畜排せつ物の有効利用が難しくなりつつある。
 また、家畜排せつ物の管理状況は、糞については8割の農家が堆肥盤を有しているものの、屋根等に雨水の流入防止対策が不十分な状況にあり、尿及びスラリーについては2割の農家が素掘り貯留となっていた。「家畜排せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律」(平成11年法律第112号。)における管理の対象となる畜産農家は、これまで家畜排せつ物の処理施設の整備や管理の改善等により、全ての農家において管理基準が遵守されることとなった。「家畜排せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律」の施行状況調査(平成21年12月1日時点)の結果は、以下のとおりであった。「家畜排せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律」に基づく管理基準が適用される一定規模以上の畜産農家は、全国で56184戸である。この内、99.96%が管理基準に適合している(農林水産省調べ)。しかし、現状では、家畜排せつ物は、まだ有効に利用されているとは言い難い状況にある。特に、家畜排せつ物の中でも牛ふんは、国内で年間約5193万トン発生しており、鶏ふん(国内年間発生量約1285万トン)、豚ぷん(国内年間発生量約2291万トン)よりも発生量が多い。そのため、牛ふんの有効活用は非常に重要である(非特許文献1)。
 一方、製鉄業においては、転炉等の製鋼工程で生成される製鋼スラグは、年間1000万トン程度発生し、CaO、FeO、Fe、SiOを主成分とし、石灰の脱リン作用より生成されたリン成分等を含んでいる。この製鋼スラグには、酸化鉄の他に塩基性成分(CaO)が多量に含まれており、SiOやPやFe等と結合していない、いわゆるフリーライムが存在する。製鋼スラグは、フリーライムを含有するために、水和や炭酸化による膨張崩壊を生じることから、有効利用が阻まれていた。これに対して、同じ製鉄業の製銑工程から発生する高炉スラグは、種々な用途で活用されている。例えば、高炉スラグは、セメント用材、コンクリート用細骨材等に用いられて、有効活用されている。
 製鉄業から発生するスラグの堆肥化への適用としては、非特許文献2において、乳牛ふんを堆肥化する際に、高炉スラグを乳牛ふんに加えて、堆肥化促進を試みたことが報告されている。また、非特許文献2では、乳牛ふんに大鋸屑と高炉スラグを加えることで、堆肥化促進を試みたことが報告されている。
農林水産省ホームページ/家畜排せつ物の発生と管理の状況(http://www.maff.go.jp/j/chikusan/kankyo/taisaku/t_mondai/02_kanri/) 伊藤健一・古本史、関西畜産学会報、154、1~6(2004)
 しかしながら、従来の家畜排せつ物の堆肥化については、以下に示す課題があるものと考えられる。
 家畜排せつ物として牛ふんを例にすると、通常、牛ふんの含水率は70~80%程度であるが、堆肥化に適切な含水率は50%程度である。牛ふんの堆肥化では、好気性微生物の働きにより、温度が上昇することによって牛ふんから水が蒸発し、堆肥化に適する50%程度の含水率にすることができる。しかし、好気性微生物による温度上昇はそれほど速やかに進むものではなく、牛ふんの堆肥化には通常3ヶ月~6ヶ月程度の長期間を要する。堆肥作成に長期間を要することは、「家畜排せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律」(平成11年法律第112号)に基づいて、屋根のついた屋内施設に作成中の堆肥を長期間保管する必要を生じることになる。牛ふんを屋内施設で長期間保管、管理することは、畜産農家にとって大きな経済的な負担になる課題がある。また、堆肥化に伴って発生するアンモニア等の悪臭物質による環境への影響も長期間配慮しなければならない課題がある。
 非特許文献2では、乳牛ふんを堆肥化する際に、製鉄業の製銑工程から発生する高炉スラグを乳牛ふんに加えて、堆肥化促進を試みたことが報告されている。しかしながら、乳牛ふんに高炉スラグを加えて堆肥化を行ったのみでは、高炉スラグを加えない場合と比較して、乳牛ふんの温度上昇に変化は見られず、発酵が促進されなかったことが報告されている。また、非特許文献2では、乳牛ふんに大鋸屑と高炉スラグを層状に加えて切り返しを行うことで、これらを加えない場合と比較して、堆肥化の際に温度上昇がおきたことから、堆肥化を促進できたことが報告されている。したがって、高炉スラグを用いた場合、少なくとも大鋸屑を一緒に層状に加えることが必要であることが示された。また、非特許文献2では、高炉スラグの一種である水砕スラグを用いた場合にも、乳牛ふんに大鋸屑と水砕スラグを層状に加えて切り返しを行うことで、堆肥化を促進できたことが報告されている。
 以上のように、従来の知見では、製鉄業の製銑工程から発生する、高炉スラグ及び高炉スラグの一種である水砕スラグを乳牛ふんに加えて堆肥化促進が試みられたのみであり、高炉スラグを単独で牛ふんに加えても堆肥化を促進できない課題があった。したがって、大鋸屑を層状に加えなくても堆肥化を単独で促進できる資材の開発が求められている。また、製鉄業の製銑工程から発生する高炉スラグとは全く性状が異なる、製鋼工程から発生する製鋼スラグを、家畜排せつ物に加えて堆肥化を促進する試みはこれまでに報告がない。
 また、家畜排せつ物の中でも、牛ふん堆肥は鶏ふん堆肥と比較して、リン酸、石灰の含有量が低いため、肥料効果が低いことが知られている。このため、鶏ふん堆肥のように化学肥料の代替に牛ふん堆肥を用いることはほとんど行われていない。
 そこで、本発明では、上記のような状況に鑑み、家畜排せつ物の堆肥化を促進する方法及びこれにより得られる堆肥を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、以下のように、家畜排せつ物に製鋼スラグを加えて、家畜排せつ物と製鋼スラグとを混合することによって、製鋼スラグ単独で堆肥化を促進することに成功し、本発明を完成させた。
(1)家畜排せつ物に製鋼スラグを混合することにより、家畜排せつ物と製鋼スラグの混合物の温度を混合後48時間以内に少なくとも50℃に到達させ、含水率を30~50%とする、製鋼スラグによる堆肥化促進法。
(2)前記製鋼スラグの組成が、質量%にて、CaO:20%以上50%以下、全鉄:8%以上25%以下、MgO:1%以上8%以下、SiO:10%以上30%以下、MnO:2%以上10%以下、全硫黄分(T-S):1%以下(0%を含む)、P:1%以上20%以下である、(1)に記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
(3)家畜排せつ物と混合する製鋼スラグの質量割合の下限を次式により算出する、(1)又は(2)に記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
 Y ≧ 10×(0.7×X+0.3)/(270×Z-2.4)
 Y;家畜排せつ物の質量を1とした場合に加える製鋼スラグの質量割合
 X;家畜排せつ物の含水率
 Z;製鋼スラグに含まれるCaOの質量割合
(4)家畜排せつ物に製鋼スラグを混合する際に、家畜排せつ物と製鋼スラグの混合物のpHが9になる量を、家畜排せつ物への製鋼スラグ添加量の上限とする、(1)~(3)のいずれかに記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
(5)前記家畜排せつ物と前記製鋼スラグとの混合物との温度を、60℃~75℃に到達させ、当該60℃~75℃の温度が3日以上継続する、(1)~(4)のいずれかに記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
(6)前記家畜排せつ物が牛ふんである、(1)~(5)のいずれかに記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
(7)前記製鋼スラグの粒径が3mm以下である、(1)~(6)のいずれかに記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
(8)(1)~(7)のいずれかに記載の堆肥化促進法で得られる堆肥であって、堆肥中に製鋼スラグを含有する、堆肥。
(9)(8)に記載の堆肥であって、製鋼スラグを含有することによって、製鋼スラグを含有しない場合と比較して、可溶性ケイ酸を10倍以上、石灰を3倍以上、鉄分を50倍以上多く含有する、堆肥。
 本発明により、製鉄業の製鋼工程から発生する製鋼スラグを用いて、家畜排せつ物を短期間で堆肥化することが可能になるため、家畜排せつ物の有効利用が促進される。畜産農家、酪農家の負担軽減と、悪臭防止等の環境改善効果も期待できる。また、製鋼スラグを含む家畜排せつ物堆肥(特に牛ふん堆肥)は農作物の栽培に対して肥料効果をもたらすことが期待できる。
実施例1における堆肥作成時の温度測定結果を示すグラフである。 実施例4における堆肥作成時の温度測定結果を示すグラフである。
 以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
 本発明が対象とする家畜排せつ物は、畜産業、酪農業等の家畜飼育で発生する牛ふん、豚ぷん、鶏ふん、馬ふん、羊ふん等である。特に、牛は大規模な飼育がなされており、そこで発生する大量の牛ふんを得ることは容易であるため好ましい。通常、牛ふんの含水率は、70~80%程度であるが、堆肥化に適切な含水率は50%程度である。牛ふんの堆肥化では、好気性微生物の働きにより、温度が上昇する。しかしながら、好気性微生物の作用のみでは、温度上昇に時間が掛かってしまうため、水の蒸発が進まず、堆肥化に適する50%程度の含水率に到達するのにも時間が掛かってしまい、堆肥化が効率的に進まないという課題がある。
 そこで、本発明では、家畜排せつ物(特に牛ふん)と製鉄業の製鋼工程から発生する副産物である製鋼スラグとを混合することにより、製鋼スラグを混合しない場合と比較して、短時間に家畜排せつ物の温度を上昇させ、家畜排せつ物から効率的に水を蒸発させることによって、堆肥化に適する50%程度の含水率に短時間で到達させることを可能とし、安価かつ副産物資源を有効に再利用することにより、堆肥化を促進することを可能にしたのである。
 ここで、堆肥とは、有機物を微生物によって完全に分化した肥料のことである。有機資材(有機肥料)と同義で用いられる場合もあるが、有機資材が易分解性有機物や未分解の有機物残渣も含むのに対し、堆肥は易分解性有機物を完全に分解したものを指し、コンポスト(compost)とも呼ばれる。一方で、昔ながらの植物系残渣を自然に堆積発酵させたものが堆肥であり、強制的に急速に発酵させたものがコンポストであるとする意見もある。本発明では、堆肥、コンポストを同義として扱う。
 そして、有機物の分解は、主に大量に酸素を消費する好気性微生物によって行われる。堆肥原料中の酸素は好気生微生物により大量に消費されるため、堆肥原料に酸素を供給することが重要になる。仮に原料に酸素が供給されない場合には、嫌気性微生物が増殖する。嫌気性微生物は、好気性微生物の呼吸代謝による有機物分解とは異なり、主に発酵代謝により有機物を分解する。発酵代謝は、分解速度の低下、温度上昇の抑制、酢酸や酪酸等の酸の生成による原料pHの低下、悪臭源の生成等を行うため、嫌気性微生物は堆肥化には不向きである。そこで、好気性微生物が増殖し易いように、藁等の混合による通気性の確保や、送風による通気性の確保を行う必要がある。また、堆肥原料の水分量(含水率)が多い場合、堆肥原料の通気性が確保されず、酸素が供給し難いという問題がある。また、堆肥原料の粒度が大きい場合も粒の内部まで酸素が到達せず、内部の分解が十分に行われないという問題がある。
 ところで、微生物は、水の中で生息し増殖する。そのため、基本的には、家畜排せつ物の水分量(含水率)は高い方が良い。しかし、水分量が多いと通気性の確保が困難となるため、水分量を多くし過ぎると結果的に分解速度が低下してしまう。一般的には、50%程度の含水率が良いと言われている。適正な含水率に保つため、水分が少ない場合は加水を行い、水分が多い場合は藁等の副資材の混合や加熱を行うことで、含水率の調整を行う。特に、牛ふん等の高含水率の原料は、機械的に圧力を加えて搾り、固液分離を行う場合もある。
 また、堆肥化が活発に行われる温度帯は二つあり、これには2種類の微生物群が関係している。一つは、中温域(30~50℃)で活性を持つ中温菌群であり、活性のピークは40℃前後にある。もう一つは、高温域(50~80℃)で活性を持つ高温菌群であり、活性のピークは60~75℃にある。分解の速度は高温域の方が高く、衛生面からも高温域まで温度を上昇させ、病原細菌、病虫卵、ウイルス、雑草種子の不活性化を行うことが好ましい。アメリカ環境保護庁では、55℃以上の温度に3日間以上曝すことを求めている。コンポスターや堆肥化施設で堆肥化を行う時、加熱を行うことで強制的に温度を上げる場合がある。加熱を行わない場合には、堆肥を堆積させ堆肥による断熱を行うことで、高温域まで温度が上昇し易い。また、温度が順調に上昇しない場合は、他の環境因子が適切でない可能性がある。このことから、温度は、堆肥化が適切に行われているかを調査する指標の一つになっている。
 まず、本発明で使用する製鋼スラグについて説明する。
 本発明で使用する製鋼スラグは、製鉄業の製鋼工程から、転炉スラグ、溶銑予備処理スラグ、脱リンスラグ等として得られるものである。これらを単独、あるいは適宜組み合わせて混合したものを、本発明では製鋼スラグとして使用することが可能である。
 次に、本発明で使用する製鋼スラグの組成と、製鋼スラグを家畜排せつ物と混合することで、堆肥化開始時に短時間で温度上昇するメカニズムについて説明する。
 本発明で使用する製鋼スラグの組成は、質量%で、CaO:20%以上50%以下、全鉄:8%以上25%以下、MgO:1%以上8%以下、SiO:10%以上30%以下、MnO:2%以上10%以下、全硫黄分(T-S):1%以下(0%を含む)、P:1%以上20%以下からなる組成を有する製鋼スラグである。
 製鋼スラグに含まれるCaについて説明する。
 製鋼スラグに含まれるCaは、生石灰CaO、ダイカルシウムシリケート2CaOSiO、トリカルシウムシリケート3CaOSiO等の化学形態で存在する。通常、製鋼スラグの組成を表す場合には、全CaをCaO含有量として表示する。生石灰CaOは、家畜排せつ物に含まれる水と反応して消石灰Ca(OH)となる際に発熱し、堆肥化の初期における温度上昇促進に寄与する。また、生石灰CaOが水と反応した後に生ずる消石灰Ca(OH)は、製鋼スラグによるアルカリ化の主要な原因成分である。通常、家畜排せつ物の堆肥化では、酸素を十分供給した条件で堆肥化を実施すると好気性微生物の働きでタンパク質等の分解が進み、アンモニアが発生することで堆肥のpHが8~9程度のアルカリ性に保たれて、良質な堆肥ができることが報告されている。一方、酸素の供給が不十分な場合には、嫌気性微生物の働きにより有機酸等が発生して堆肥が酸性化してしまい、品質の悪い堆肥ができることも報告されている。したがって、製鋼スラグに含まれるCaOは、pH調整の点からも、好気性微生物による良質な堆肥作成に寄与する。
 なお、堆肥原料のpHの影響については、pHが約5以下になると分解が殆ど止まり、pHの上昇と共に分解速度が大きくなり、pH8~9で最大となる。pHを変化させる要因は、酸性の場合、嫌気状態によって嫌気性微生物が乳酸や酢酸等の酸を生成することである。アルカリ性に傾く場合は、良好な堆肥化が起きている時である。この時は、乳酸や酢酸は分解され、また、タンパク質は、アルカリ性を示すアンモニアに分解されるため、堆肥はアルカリ性になる。大規模な堆肥化処理施設では、原料に消石灰を混合したり、完全に堆肥化されアルカリ性になった堆肥を混合したりして、強制的にアルカリ性にする場合もある。
 CaO含有量が20質量%未満の製鋼スラグでは、製鋼スラグに含まれる生石灰CaOによる温度上昇効果が不十分となる可能性がある。また、CaO含有量が20質量%未満の製鋼スラグでは、製鋼スラグに含まれる生石灰CaOが水と反応することで発生するCa(OH)によるアルカリ化の効果が弱くなり、好気性微生物による良質な堆肥作成を促進できなくなる可能性がある。
 また、CaO含有量が50質量%を超える製鋼スラグは、製鉄工程で殆ど発生しないため、入手が困難である。したがって、本発明で使用する製鋼スラグのCaO含有量は、20質量%以上50質量%以下であることが好ましい。また、製鋼スラグのCaO含有量は、更に好ましくは、40質量%以上50質量%である。
 尚、製鋼スラグのCaO含有量は、例えば、蛍光X線分析法により測定可能である。
 次に、製鋼スラグに含まれる鉄について説明する。
 製鋼スラグは、鉄をFe、FeO、金属鉄として含む。堆肥化の促進では、製鋼スラグに含まれる金属鉄及びFeOも、酸化によって初期の温度上昇促進に寄与する特長がある。したがって、金属鉄、FeOの含有量が高い製鋼スラグを用いることが好ましいが、製鋼スラグの鉄の含有量は、塩化チタン(III)還元二クロム酸カリウム滴定法により全鉄分を測定するため、ここでは全鉄含有量で組成を記述する。
 製鋼スラグの全鉄の含有量が8質量%未満の場合には、堆肥化の温度上昇に寄与する十分な量の金属鉄、FeOを供給することができない可能性がある。したがって、製鋼スラグの全鉄の含有量は、8質量%以上であることが好ましい。一方、全鉄の含有量が25質量%を超えるような製鋼スラグは製鉄工程で殆ど発生せず、入手が困難である。したがって、全鉄:8質量%以上25質量%以下の製鋼スラグを用いることが好ましい。
 次に、製鋼スラグに含まれるMgについて説明する。
 製鋼スラグは、Mgを酸化マグネシウムMgOとして含む。MgOは、生石灰CaOと同様に水と反応して、Mg(OH)となる。Mg(OH)は、アルカリ化の原因物質である。前記のように堆肥のpHを8~9の弱アルカリ性に保つことにより、好気性微生物により良質な堆肥ができることが報告されている。したがって、製鋼スラグに含まれるMgOは、pH調整の点からも、好気性微生物による良質な堆肥作成に寄与する。また、Mgは、堆肥化を担う好気性微生物の栄養塩としても重要である。製鋼スラグのMgO含有量が1質量%未満の場合には、これらMgOによるpH調整効果、堆肥化を担う好気性微生物へのMg供給効果が、不十分となる可能性がある。
 また、MgO含有量が8質量%を超える製鋼スラグは、製鉄工程で殆ど発生しないため、入手が困難である。したがって、MgO含有量は1質量%以上8質量%以下となることが好ましい。尚、製鋼スラグのMgO含有量は、例えば、蛍光X線分析法により測定可能である。
 次に、製鋼スラグに含まれるSiについて説明する。
 Siは、製鋼スラグ中で主にSiOとして存在する。SiO含有量が10質量%未満、あるいは、30質量%を超えるような製鋼スラグは、製鉄工程で殆ど発生しないため、入手することが容易でない。したがって、SiO含有量は、10質量%未満30質量%以下が好ましい。尚、製鋼スラグに含まれるSiOの含有量は、例えば、蛍光X線分析法により測定可能である。
 次に、製鋼スラグに含まれるMnについて説明する。
 Mnは、製鋼スラグ中で主にMnOとして存在する。MnO含有量が2質量%未満、あるいは、10質量%を超える製鋼スラグは、製鉄工程で殆ど発生しないため、入手が困難である。したがって、MnO含有量は2質量%以上10質量%以下が好ましい。尚、製鋼スラグのMnO含有量は、例えば、蛍光X線分析法により測定可能である。
 次に、製鋼スラグに含まれるSについて説明する。
 Sは、製鋼スラグには殆ど含まれない。但し、脱硫スラグとして硫化物S2-の含有量を高めた製鋼スラグがある。S2-は強力な還元剤であり、酸化還元電位を低下させることにより、嫌気性微生物にとって有利な環境を形成する要因となる。好気性微生物による堆肥化を促進するためには、硫化物S2-の含有量がなるべく低い製鋼スラグを用いることが好ましい。したがって、本発明では、このようなS2-による悪影響を防止するため、製鋼スラグのT-S含有量を、1質量%以下とした。尚、製鋼スラグのT-S含有量は、例えば、酸素気流中高周波加熱燃焼-赤外線吸収法により測定可能である。
 次に、製鋼スラグに含まれるリン(P)について説明する。
 リン(P)は、製鋼スラグで主にPの組成で表される。リンは、堆肥化を担う微生物の栄養成分としても重要である。P含有量が1質量%未満の製鋼スラグ、あるいは、P含有量が20質量%を超える製鋼スラグは、製鉄工程で殆ど発生しないため、入手が困難である。したがって、P含有量は1質量%以上20質量%以下であることが好ましい。尚、製鋼スラグのP含有量は、例えば、蛍光X線分析法により測定可能である。
 家畜排せつ物の堆肥化では、前記の製鋼スラグ含有成分の生石灰や金属鉄に起因する温度上昇の他に、家畜排せつ物に存在する好気性微生物による有機物の酸化分解により、温度が上昇する。製鋼スラグに含まれるリン、カルシウム、マグネシウム、鉄、マンガン等の各種ミネラルも、これら好気性微生物に必須の元素である。家畜排せつ物に製鋼スラグを混合することによって、これらミネラルが好気性微生物に供給されて、好気性微生物の増殖、有機物分解活性を促進することによっても、家畜排せつ物の堆肥化に伴う温度上昇が促進されると考えられる。
 温度が上昇することで家畜排せつ物から水が蒸発することによって、含水率を堆肥化に適する30%~50%程度の含水率により短時間で到達することができる。このように好気性微生物による温度上昇により堆肥化を進めるための目安として、堆肥化を開始してから50℃以上の高温域に到達するために要する時間を使用することができる。そこで、本発明は、家畜排せつ物からの脱水と堆肥化が効率よく進む、50℃以上の高温域に家畜排せつ物の温度が到達する時間に着目して、家畜排せつ物と製鋼スラグとの混合物の温度が混合後48時間以内に50℃に到達することを堆肥化促進の指標として用いた。勿論、50℃以上の温度の到達するために要する時間は、堆肥作成開始時の初期温度や周囲の大気の温度によっても影響を受ける。しかしながら、堆肥作成開始時の初期温度や周囲の大気の温度が同じ条件で比べた場合、家畜排せつ物と製鋼スラグとを混合することによって、混合しない場合と比較して、50℃以上の温度に到達するために要する時間を短縮することが可能である。概ね、家畜排せつ物と製鋼スラグを混合した場合、48時間以内に50℃に到達できる。
 尚、製鋼スラグには吸湿性があるため、前記のように発熱による温度上昇に起因する水の蒸発のみならず、家畜排せつ物に含まれる水が、製鋼スラグと混合することで製鋼スラグに吸湿される効果によっても、家畜排せつ物の含水率を下げることが可能である。
 家畜排せつ物に対する製鋼スラグの混合量についてであるが、本発明では次式に基づき、家畜排せつ物と混合する製鋼スラグの質量割合の下限を算出することが好ましい。
  Y ≧ 10×(0.7×X+0.3)/(270×Z-2.4)
  Y;家畜排せつ物の質量を1とした場合に加える製鋼スラグの質量割合
  X;家畜排せつ物の含水率
  Z;製鋼スラグに含まれるCaOの質量割合
 本式の意味について、以下説明する。
 本発明で、堆肥化の初期の温度上昇で利用する反応は、製鋼スラグに含まれる生石灰CaOが家畜排せつ物に含まれる水と反応する際に発生する発熱反応と、製鋼スラグに含まれる金属鉄が酸化する際に発生する発熱反応である。但し、後者に関しては、製鋼スラグを大気中に保管することで反応が進んでしまうため、製鋼スラグを酸素のない条件で保管するか、あるいは、粉砕後直ちに使用する場合に発熱が期待できる。
 したがって、通常の使用条件では、製鋼スラグに含まれる生石灰CaOが家畜排せつ物に含まれる水と反応する際に発生する発熱反応が、主要な反応となる。
 生石灰CaOが水と反応して消石灰Ca(OH)になる反応は、
  CaO + HO → Ca(OH)
  ΔH=-15036[Cal/mol]=-270[kCal/kg]
である。
 家畜排せつ物の質量をW[kg]、含水率をXとすると、家畜排せつ物に含まれる水の質量はWX[kg]となり、家畜排せつ物の乾物の質量はW(1-X)[kg]となる。
 また、生石灰CaOを質量割合でZ含む製鋼スラグを前記家畜排せつ物の質量を1とした場合に、質量割合でY加えるとすると、質量W[kg]の家畜排せつ物に加える製鋼スラグの質量は、WY[kg]となる。また、家畜排せつ物に加えられた生石灰CaOの質量は、WYZ[kg]となる。
 水の比熱を1、家畜排せつ物の乾物の比熱をCd、製鋼スラグの比熱をCsとして、W[kg]の家畜排せつ物とWY[kg]の製鋼スラグとの混合物の温度を10℃高めるために必要な熱量を表すと、以下のようになる。
  10WX + 10CdW(1-X) + 10CsWY
   = 10W{(1-Cd)X + CsY + Cd} [kcal]
 CaOのWZY[kg]の発熱により、温度を10℃高めようとすると、CaO1[kg]当たり270[kcal]の発熱より、
  270WZY ≧ 10W{(1-Cd)X + CsY + Cd}
  Y ≧ 10{(1-Cd)X + Cd}/(270Z - 10Cs)
となる。
 ここで、家畜排せつ物の乾物の比熱Cd=0.3、製鋼スラグの比熱Cs=0.24を代入すると、
  Y ≧ 10×(0.7X + 0.3)/(270Z - 2.4)
となる。したがって、上式により、家畜排せつ物の含水率(X)、製鋼スラグに含まれるCaOの質量割合(Z)を用いて、堆肥化の初期に家畜排せつ物と製鋼スラグとの混合物の温度を10℃高めるために必要な製鋼スラグの最小添加量を、計算することができる。但し、製鋼スラグとの混合による堆肥化の初期温度上昇促進効果を安定化させるため、上式から計算される家畜排せつ物と混合する製鋼スラグの質量割合の下限の2倍程度の製鋼スラグを、家畜排せつ物と混合することがより望ましい。
 次に、家畜排せつ物と混合する製鋼スラグ量の上限について説明する。
 本発明では、家畜排せつ物に製鋼スラグを混合する際に、家畜排せつ物と製鋼スラグとの混合物のpHが9になる量を、家畜排せつ物への製鋼スラグの添加量の上限とすることが好ましい。製鋼スラグはCaOやMgOのようなアルカリ性物質を含むため、製鋼スラグ単体でpH9.5~12.5程度のアルカリ性を示す。通常、家畜排せつ物のpHは6程度であるが、家畜排せつ物に製鋼スラグを混合することによって、堆肥化を促進できるpH条件であるpH7~9にすることが可能である。しかしながら、製鋼スラグを加え過ぎると、pHが9を超えてしまうため、堆肥化を促進するpH条件から外れてしまう。したがって、本発明では、家畜排せつ物に製鋼スラグを混合する際に、家畜排せつ物と製鋼スラグとの混合物のpHが9になる量を、家畜排せつ物への製鋼スラグ添加量の上限とすることが好ましい。
 尚、前述のように家畜排せつ物の含水量は70~80%程度であるが、より望ましくは、原料となる家畜排せつ物の含水量を70質量%以上72質量%以下の範囲に調整後、製鋼スラグを家畜排せつ物に対して例えば15質量%程度混合することで、効率的な堆肥化促進を行うことが可能である。但し、本発明はこの条件のみに限られるものではない。
 次に、家畜排せつ物に製鋼スラグを混合する方法について説明する。
 家畜排せつ物と製鋼スラグとを混合する方法は、家畜排せつ物と製鋼スラグとを混合することができる方法であれば、如何なる方法で混合しても構わない。例えば、ホイルローダやマニュアスプレッダを用いて混合すること等も可能である。
 尚、本発明が対象とする家畜排せつ物として、牛ふんが最も好ましい。牛ふんは発生量が多いこと、豚ぷんや鶏ふんと比較して、リンや窒素の含有量が少ないため、堆肥としての利用が進んでいないからである。勿論、本発明は、牛ふん以外の、豚ぷん、馬ふん等についても適用可能である。
 尚、本発明で使用する製鋼スラグの粒径についてであるが、本発明で使用する製鋼スラグの粒径は、3mm以下であることが好ましい。製鋼スラグの粒径が3mmを超える場合は、粒径が3mm以下の場合と比較して、製鋼スラグの比表面積が小さくなるため、製鋼スラグに含まれるCaOの加水反応や、製鋼スラグに含まれるFeの酸化反応が起こり難くなるため、これらの化学反応による発熱が抑えられて、堆肥作成開始初期の温度上昇効果が小さくなるからである。また、製鋼スラグ含有成分の溶出効率が高いことや、家畜排せつ物との混合で操作性が良いことからも小さな粒径ほど好ましいため、製鋼スラグ粒の粒径は3mm以下であることが望ましい。尚、製鋼スラグの粒径は、例えば、網目間隔の異なるふるいを用いることにより、どの粒径の範囲にある製鋼スラグであるか測定することが可能である。
 また、本発明で使用する製鋼スラグの形態についてであるが、製鋼スラグのままでもよいが、製鋼スラグを破砕して得られる粉体、もしくは、製鋼スラグを破砕して得られる粉体を結合剤により粒状にしたものであってもよい。結合剤は、肥料の造粒に用いるものであれば、どのようなものでも構わないが、例えば、リグニンスルホン酸等を利用できる。
 堆肥作成方法としては、例えば、堆積方式、開放型攪拌方式、密閉型攪拌方式等があるが、いずれの方式でも構わない。堆肥の作成において重要なことは、酸素の供給である。堆積方式では、少なくとも1週間に1回以上、家畜排せつ物と製鋼スラグとの混合物に対して、切り返しを行うことによって、堆肥化に必要な酸素を堆積物の内部に供給することが可能となる。開放型攪拌方式では、ロータリー・スクープ等を用いて家畜排せつ物と製鋼スラグとの混合物を攪拌することによって、酸素を供給することが可能である。また、密閉型攪拌方式においては、攪拌プロペラ等による攪拌によって、酸素を供給することが可能である。
 堆肥化の進行は、家畜排せつ物と製鋼スラグとの混合物中の温度を経時的に測定することで確認することが可能である。家畜排せつ物と製鋼スラグとを混合した場合には、48時間以内に温度が50℃以上の高温に達する。
 尚、家畜排せつ物と製鋼スラグの他に、好気性微生物への酸素供給のため、通気を良くするためのオガクズ、モミ殻等を加えたものも、本発明の堆肥化促進法に使用することも勿論可能である。
 堆肥が完成したことは、例えば以下の方法により、確認することが可能である。例えば、易分解性物質を分解する発酵が終了するため、切り返し等により酸素を供給した直後の温度上昇が鈍化することで確認することができる。あるいは、堆肥の温度が、切り返し等により酸素を供給した直後であっても50℃以上に上がらないことで確認することができる。
 以上のようにしてでき上がった堆肥は、製鋼スラグを含んだ含水率50%未満の堆肥である。でき上がった堆肥は、製鋼スラグを加えないで作成した堆肥に比べて、可溶性ケイ酸、石灰、鉄分の含有量がそれぞれ、10倍以上、3倍以上、50倍以上高まっており、これらの成分を必要とする作物の生長促進、収量増加等への寄与が期待できる。
 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例にその技術的範囲が限定されるものではない。
 {実施例1}
 含水率80%の牛ふん26tを13tずつ2つに分けた。一方の牛ふん13tは、表1に記載の組成の製鋼スラグを加えて堆肥化するために、牛ふんに加える製鋼スラグの量を、以下に記載の式に基づき、以下のように決定した。
   Y ≧ 10×(0.7X+0.3)/(270Z-2.4)
   Y;牛ふんの質量を1とした場合に加える製鋼スラグの質量割合
   X;牛ふんの含水率
   Z;製鋼スラグに含まれるCaOの質量割合
 牛ふんの含水率は80%程度のため、X=0.8とした。
 表1に記載の製鋼スラグに含まれるCaOは41%のため、Z=0.41とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 この条件で計算すると、
   Y≧0.08
となる。
 したがって、牛ふんの質量を1とした場合、製鋼スラグを0.08以上加えればよい計算になる。そこで、本試験では、牛ふんの質量1に対して、製鋼スラグを0.15加えることにした。
 その結果、含水率80%の牛ふん13tに、表1に記載の組成の製鋼スラグ(粒径3mm以下)を1.95t(牛ふんの質量を1とした場合、加えた製鋼スラグの質量は0.15)加えて、混合した。混合後に混合物のpHを測定したところ、pH8.6であり、pH9未満であることを確認した。
 温度を測定しながら、10日間毎に30日までの期間は、切り返し混合させて、51日間腐熟させて、堆肥化させた。
 残ったもう一方の牛ふん13tについては、製鋼スラグを加えない条件で同様に並行して堆肥化を行い、対照とした。
 温度の測定結果を図1に示す。製鋼スラグを加えた場合、試験開始後24時間で牛ふんと製鋼スラグとの混合物の温度は50℃以上になった。一方、製鋼スラグを加えない場合には、試験開始後72時間で温度が50℃以上になった。したがって、製鋼スラグを牛ふんに加えたことで、堆肥化開始時の初期温度上昇効果が確認できた。
 さらに、初期の温度上昇促進に引き続き、牛ふんと製鋼スラグとの混合物では、対照の牛ふんに製鋼スラグを加えない場合と比較して、堆肥化開始後30日間の間、温度が約10℃高い60~72℃の状態に維持されていた。
 また、堆肥化を開始して30日後の切り返し以降、対照の牛ふんに製鋼スラグを加えない系では温度上昇が見られなくなったのに対して、製鋼スラグを加えた系では再び約65℃まで温度上昇が確認され、その後徐々に温度低下した。堆肥化開始後40日以降は、製鋼スラグを加えた系も対照の製鋼スラグを加えない系も、ほぼ同じ温度で推移した。
 51日間の堆肥化試験後、作成された製鋼スラグを含む堆肥と、含まない堆肥の分析結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
 製鋼スラグを加えた系の方が、高温に維持されたため、対照の製鋼スラグを加えない系よりも水の蒸発が進んだ。表2に示したように、製鋼スラグを加えた堆肥の含水率は48%であり、堆肥として取り扱いやすい含水率(30%~50%)となった。しかし、対照の製鋼スラグを加えなかった堆肥の含水率は56%であり、堆肥として使用するには含水率がまだ高い状態にあることが明らかになった。
 以上の結果により、牛ふんに製鋼スラグを単独で加えて混合することにより、堆肥化初期の温度上昇が促進されて48時間以内に50℃以上に達すると共に、高温が維持されることで水の蒸発が促進されて、堆肥作成が促進されることが確認された。
 また、表3に示したように、製鋼スラグを加えて作成した堆肥には、可溶性ケイ酸は3.8%、石灰は18.8%、鉄分は3.66%含まれていた。これに対して、製鋼スラグを加えなかった対照の堆肥では、可溶性ケイ酸は0.15%、石灰は2.9%、鉄分は0.02%であった。可溶性ケイ酸は25倍、石灰は6.4倍、鉄分は180倍高い含有量であった。したがって、製鋼スラグを加えて作成した堆肥では、製鋼スラグを加えずに作成した堆肥と比較して、可溶性ケイ酸が10倍以上、石灰が3倍以上、鉄分が50倍以上多く含まれていることを確認できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
 {実施例2} 製鋼スラグを含む堆肥の肥料効果
 実施例1で作成した製鋼スラグを含む堆肥、及び、対照の製鋼スラグを含まない堆肥を用いて、水稲(品種 コシヒカリ)を栽培して、水稲収量への影響を調べた。
 各5m×4mの乾田になっている水田に、実施例1で作成した製鋼スラグを含む堆肥、及び、対照の製鋼スラグを含まない堆肥をそれぞれ10t/ha(1ha=10000m)ずつ施肥した試験区を設けた。両試験区共に、耕起と代掻きをして、さらに2週間後、水稲苗を植えて田植えをして湛水し、水稲を生育させた。両試験区共、田植え後40日以内に、追肥として、硫酸アンモニウムを100kg/ha施肥した。田植え後120日目に、製鋼スラグを含む堆肥を施用した試験区と製鋼スラグを含まない堆肥を施用した試験区それぞれについて、倒伏した稲の割合(倒伏率)を調べると共に、稲刈りをして収穫した米の収量(14%湿質量)を測定した。
 表4は、倒伏率の結果である。製鋼スラグを含む堆肥で栽培した試験区では倒伏がみられなかったのに対して、製鋼スラグを含まない堆肥で栽培した試験区では倒伏が18%みられた。製鋼スラグを含む堆肥に含まれるケイ酸等が有効に作用して、水稲の耐倒伏性を高めていると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
 表5は収量(14%湿質量)の結果である。製鋼スラグを含む堆肥を施用した場合には、6.2t/haの収穫が得られたのに対して、製鋼スラグを含まない堆肥を施用した場合の収量は5.2t/haであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 
 以上の結果により、製鋼スラグを含む堆肥を施用する場合、製鋼スラグを含まない堆肥を施用した場合よりも水稲の耐倒伏性を高め、かつ収量も高くなることが確認できた。
 {実施例3} 製鋼スラグを含む堆肥の肥料効果
 実施例1で作成した製鋼スラグを含む堆肥、及び、対照の製鋼スラグを含まない堆肥を用いて、キャベツを栽培して、キャベツ収量及び結球葉中の還元糖、ビタミンC含有量への影響を調べた。
 各5m×2mの畑に、実施例1で作成した製鋼スラグを含む堆肥、及び、対照の製鋼スラグを含まない堆肥をそれぞれ10t/haずつ施肥した試験区を設けた。また、尿素をそれぞれ窒素として300kg/haずつ施肥した。結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 
 製鋼スラグを含む堆肥を施用した場合、製鋼スラグを含まない堆肥を施用した場合と比較して、キャベツの収量は12%増加した。結球葉中の鉄分含有量も40%、還元糖含有量も20%、結球葉中のビタミンC含有量も21%増加した。
 以上の結果から、製鋼スラグを含む堆肥を使用することによって、製鋼スラグを含まない堆肥を使用する場合と比較して、収量が高くなるのみならず、結球葉中の鉄分含有量、還元糖含有量、ビタミンC含有量もそれぞれ高くなることが確認された。
 {実施例4}
 含水率71%の牛ふん20tを10tずつ2つに分けた。一方の牛ふん10tは、表7に記載の組成の製鋼スラグを加えて堆肥化するために、牛ふんに加える製鋼スラグの量を、以下に記載の式に基づき、以下のように決定した。
   Y ≧ 10×(0.7X+0.3)/(270Z-2.4)
   Y;牛ふんの質量を1とした場合に加える製鋼スラグの質量割合
   X;牛ふんの含水率
   Z;製鋼スラグに含まれるCaOの質量割合
 牛ふんの含水率は71%程度のため、X=0.71とした。
 表7に記載の製鋼スラグに含まれるCaOは45%のため、Z=0.45とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 
 この条件で計算すると、
  Y≧0.07
となる。
 したがって、牛ふんの質量を1とした場合、製鋼スラグを0.07以上加えればよい計算になる。そこで、本試験では、牛ふんの質量1に対して、製鋼スラグを0.15加えることにした。
 その結果、含水率71%の牛ふん10tに、表7に記載の組成の製鋼スラグ(粒径3mm以下)を1.5t(牛ふんの質量を1とした場合、加えた製鋼スラグの質量は0.15)加えて、混合した。混合後に混合物のpHを測定したところ、pH8.6であり、pH9未満であることを確認した。
 温度を測定しながら、9日間毎に、切り返し混合させて、23日間腐熟させて、堆肥化させた。
 残ったもう一方の牛ふん10tについては、製鋼スラグを加えない条件で同様に並行して堆肥化を行い、対照とした。
 温度の測定結果を図2に示す。製鋼スラグを加えた場合、試験開始後24時間で牛ふんと製鋼スラグとの混合物の温度は50℃以上になった。一方、製鋼スラグを加えない場合には、試験開始後72時間で温度が50℃以上になった。したがって、製鋼スラグを牛ふんに加えたことで、堆肥化開始時の初期温度上昇効果が確認できた。
 さらに、初期の温度上昇促進に引き続き、牛ふんと製鋼スラグとの混合物では、対照の牛ふんに製鋼スラグを加えない場合と比較して、堆肥化開始後16日間の間、温度が約10℃高い60~72℃の状態に維持されていた。
 23日間の堆肥化試験後、作成された製鋼スラグを含む堆肥と、含まない堆肥の分析結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 製鋼スラグを加えた系の方が、高温に維持されたため、対照の製鋼スラグを加えない系よりも水の蒸発が進んだ。表8に示したように、製鋼スラグを加えた堆肥の含水率は32%であり、堆肥として取り扱いやすい含水率(30%~50%)となった。しかし、対照の製鋼スラグを加えなかった堆肥の含水率は52%であり、堆肥として使用するには含水率がまだ高い状態にあることが明らかになった。
 また、実施例1では、含水率80%の牛ふんに製鋼スラグを15質量%添加した場合、51日間の堆肥化で堆肥の含水率が48%となったのに対して、本実施例では、含水率71%の牛ふんに製鋼スラグを15質量%添加した場合、23日間の堆肥化で堆肥の含水率が32%となった。したがって、含水率が70質量%以上72質量%以下の範囲の家畜排せつ物に、製鋼スラグを15質量%程度混合することで、より効率的に堆肥化促進を行うことが可能であることがわかった。
 以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
 

Claims (9)

  1.  家畜排せつ物に製鋼スラグを混合することにより、家畜排せつ物と製鋼スラグとの混合物の温度を混合後48時間以内に少なくとも50℃に到達させ、含水率を30~50%とする、製鋼スラグによる堆肥化促進法。
  2.  前記製鋼スラグの組成が、質量%にて、
     CaO:20%以上50%以下、
     全鉄:8%以上25%以下、
     MgO:1%以上8%以下、
     SiO:10%以上30%以下、
     MnO:2%以上10%以下、
     全硫黄分(T-S):1%以下(0%を含む)、
     P:1%以上20%以下である、請求項1に記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
  3.  家畜排せつ物と混合する製鋼スラグの質量割合の下限を、次式により算出する、請求項1に記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
     Y ≧ 10×(0.7×X+0.3)/(270×Z-2.4)
     Y;家畜排せつ物の質量を1とした場合に加える製鋼スラグの質量割合
     X;家畜排せつ物の含水率
     Z;製鋼スラグに含まれるCaOの質量割合
  4.  家畜排せつ物に製鋼スラグを混合する際に、家畜排せつ物と製鋼スラグの混合物のpHが9になる量を、家畜排せつ物への製鋼スラグ添加量の上限とする、請求項1に記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
  5.  前記家畜排せつ物と前記製鋼スラグとの混合物との温度を、60℃~75℃に到達させ、当該60℃~75℃の温度が3日以上継続する、請求項1に記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
  6.  前記家畜排せつ物が牛ふんである、請求項1に記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
  7.  前記製鋼スラグの粒径が3mm以下である、請求項1に記載の製鋼スラグによる堆肥化促進法。
  8.  請求項1に記載の堆肥化促進法で得られる堆肥であって、堆肥中に製鋼スラグを含有する、堆肥。
  9.  請求項8に記載の堆肥であって、製鋼スラグを含有することによって、製鋼スラグを含有しない場合と比較して、可溶性ケイ酸を10倍以上、石灰を3倍以上、鉄分を50倍以上多く含有する、堆肥。
     
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109232055A (zh) * 2018-11-15 2019-01-18 湖南泰谷生态工程有限公司 一种具有抗倒伏功能的生物肥料及其制备方法
MA65525A1 (fr) * 2024-04-18 2025-10-31 Societe Concamine Amendement organo-mineral mur et stable a base des scories associees au fumier de cheval

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6492896B2 (ja) * 2015-04-02 2019-04-03 新日鐵住金株式会社 堆肥製造方法
JP7633644B2 (ja) * 2020-10-16 2025-02-20 四国ケージ株式会社 堆肥製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55149185A (en) * 1979-05-11 1980-11-20 Kawasaki Steel Co Composting composition
JPS5669294A (en) * 1979-11-12 1981-06-10 Nippon Steel Corp Blended fertilizer manufacture utilizing iron slag
JPH0279910A (ja) * 1988-09-19 1990-03-20 Ninaki Akira 粒状天然ゼオライトを主成分とする混合園芸培土
JP2006321703A (ja) * 2005-05-19 2006-11-30 Ok Soo Oh 有機質肥料の製造方法および得られる有機質肥料

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5556086A (en) * 1978-10-17 1980-04-24 Noriyoshi Monma Slag mixed fertilizer
JPS5829273B2 (ja) * 1979-11-02 1983-06-21 義芳 門馬 肥料製造法
JPS62191487A (ja) * 1986-02-18 1987-08-21 株式会社バイオスター 醗酵肥料製造促進剤
JPH1135388A (ja) * 1997-07-14 1999-02-09 Chichibu Onoda Cement Corp 有機質肥料の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55149185A (en) * 1979-05-11 1980-11-20 Kawasaki Steel Co Composting composition
JPS5669294A (en) * 1979-11-12 1981-06-10 Nippon Steel Corp Blended fertilizer manufacture utilizing iron slag
JPH0279910A (ja) * 1988-09-19 1990-03-20 Ninaki Akira 粒状天然ゼオライトを主成分とする混合園芸培土
JP2006321703A (ja) * 2005-05-19 2006-11-30 Ok Soo Oh 有機質肥料の製造方法および得られる有機質肥料

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109232055A (zh) * 2018-11-15 2019-01-18 湖南泰谷生态工程有限公司 一种具有抗倒伏功能的生物肥料及其制备方法
MA65525A1 (fr) * 2024-04-18 2025-10-31 Societe Concamine Amendement organo-mineral mur et stable a base des scories associees au fumier de cheval
MA65525B1 (fr) * 2024-04-18 2026-01-30 Societe Concamine Amendement organo-mineral mur et stable a base des scories associees au fumier de cheval

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