JP2000264764A - 排泥からなる堆肥の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】浄水排泥や工業用水排泥を再利用するためには
効率良く脱水し、脱水後の排泥が再利用目的に合った成
分や形態となっていることが要求される。 【解決手段】排泥に植物性繊維を添加して脱水すること
により、粘土等を含む排泥でも容易に脱水することがで
きる。脱水後の排泥繊維複合体を窒素源を含む各種資材
と混合、堆積して発酵させることにより、特別な加工を
することなく堆肥を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道水または工業
用水を製造する過程で生じる粘土またはシルトを含有す
る浄水排泥や工業用水排泥を再利用する技術に関し、上
記排泥に植物性繊維を混合し、脱水処理してなる排泥繊
維複合体を堆積、発酵させることによる堆肥の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】浄水排泥や工業用水排泥は多量の水に懸
濁した状態で排出されるため、適当な薬品を添加して凝
集、脱水後、産業廃棄物として処分されている。この処
分には多大な経費を要すると共に、多くは埋め立て処分
されているため廃棄処分場の用地不足が深刻な問題とな
っている。

【０００３】本来浄水排泥や工業用水排泥は山林や緑
地、田畑等の土壌に由来するものであり、再び自然環境
中に還元しうるものとの考えから、浄水排泥や工業用水
排泥を植物の培養土等として再利用する試みがなされて
いる。その際、浄水排泥や工業用水排泥を適当な水分率
まで脱水、乾燥することが必要で、特に堆肥製造に際し
ては微生物が活発に増殖する水分に調整することが重要
であるが、一般的な加圧脱水装置等を用いた場合、土壌
鉱物からなる粘土やシルトを含む水に懸濁状態の排泥で
は目詰まりや濾砕の形成等が原因で脱水が非常に困難と
なるため、遠心脱水装置等の限られた装置でしか脱水が
できない。また、脱水により形成される排泥ケーキは水
分が減少するにつれ非常に固くなるため、堆肥を製造す
るためには脱水の前後いずれかで粉砕、造粒等の二次的
な加工が必要となる。

【０００４】特開平７−２９００９９号公報には、排泥
を効率よく脱水するための脱水排泥を原料とした脱水助
剤の製造方法が開示されているが、脱水助剤を製造する
ための設備やエネルギーが必要となり、容易には実現す
ることができない。

【０００５】特開平９−２１６０００号公報には、排泥
に古紙粉砕物を混和して脱水する方法が開示されている
が、植物培養土として用いた場合、古紙中の炭素分が窒
素分に比べ過剰なため、古紙を栄養源として微生物が繁
殖する際、窒素飢餓状態を生じ、植物の生育を阻害する
ことが懸念され、十分な肥培管理が要求される。

【０００６】特開平５−２０７８１６号公報には、脱水
後粒状に粉砕した高水分の浄水ケーキに低水分のバーク
等有機質素材を添加して浄水ケーキの水分を低下させ、
さらに動植物性有機肥料を添加、混合して発酵させたぼ
かし培養土の製造方法が開示されているが、粒状に粉砕
するための加工装置やエネルギーが必要となる他、浄水
ケーキの水分調整のために、水分を予め調整した有機質
素材が必要となり、実現するためには多くの制約が課せ
られてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
実状を鑑みたものであって、排泥を再利用するために
は、粘土やシルトを含む脱水困難な排泥であっても簡便
に効率よく脱水することが要求され、さらに堆肥を製造
する際には微生物や植物の生育を阻害しない成分であり
かつ、植物栽培に適した顆粒状もしくは粉状の形態であ
ることが望まれる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
検討した結果、排泥脱水時に植物性繊維を添加して脱水
することにより植物性繊維が脱水助剤となって、脱水効
率が向上することを見いだした。さらに、この脱水した
排泥繊維複合体に窒素化合物を含む有機物や無機物を混
合、堆積することにより植物性繊維の主成分に由来する
炭素分と窒素化合物の窒素分とを栄養源として微生物が
活発に繁殖し、発酵により堆肥を製造できることを見い
だした。また、発酵させた堆肥は植物の生育に有効な肥
料成分を含む他、脱水時に添加した植物性繊維が分解さ
れているために特別な機械装置を用いることなく容易に
粉砕が可能となることを見いだした。堆肥化により炭素
分は二酸化炭素として空気中に放出されるため、窒素に
対する炭素の割合が低くなり、土壌に添加して用いても
窒素飢餓状態になる恐れが無いことを見いだした。パル
プ繊維を排泥脱水時の植物性繊維として使用すると、植
物や菌に対して有害な成分が含まれておらず、堆肥を製
造する際にも分解が早く製造期間を短縮できることを見
いだした。加えてパルプ繊維が化学パルプ製造工程より
製造、または排出されたものでは、有害成分や難分解性
成分が極めて少なく、堆肥化に最適であることを見いだ
した。さらに、植物性繊維が農産物等の廃棄物由来のも
のでも利用することが可能であることを見いだした。こ
の場合、農産物等の廃棄物も排泥と共に処理、再利用す
ることが可能となり、堆肥をさらに安価に製造すること
が可能となる。

【０００９】本発明における排泥とは、河川や湖沼等か
ら取水した土砂や土壌、浮遊物質等の固形物が混入した
水から、飲料水や工業用水を製造する際に除去されるこ
れらの固形物と水との混合物であり、その含水率は一般
に８０〜９９．９重量％である。

【００１０】本発明における植物性繊維とは、植物細胞
の細胞壁成分からなる繊維状物質で製紙原料として木材
や草本植物から精製されたパルプ繊維を始め、稲わらや
果実の絞り粕等細胞壁成分からなる繊維状物質から構成
されるものであれば何でも良い。

【００１１】本発明において用いる植物性繊維は最大径
０．００１〜１０ｍｍ、最大長０．１〜５０ｍｍの大き
さのものが好ましく、これより大きい繊維の場合には添
加前にあらかじめボールミルや回転式ホモジナイザーと
いった湿式や乾式の各種裁断、粉砕、摩砕装置等で好適
な大きさとなるよう前処理を施してから用いる。

【００１２】本発明における排泥繊維複合体とは、上記
排泥に上記植物性繊維を添加、混合した後脱水したもの
である。この排泥繊維複合体を製造する場合には、排泥
の懸濁液に植物性繊維を排泥固形分に対して１〜３００
重量％添加、撹拌した後、ベルトプレスやフィルタープ
レス等の脱水装置や、デカンター等の固液分離装置、ド
ラムドライヤー等の乾燥装置を用いて適当な水分率とな
るまで、脱水すれば良い。なお、さらに効率良く脱水す
るために植物の生育を阻害しない範囲での各種凝集剤や
濾過助剤を添加することは当業者が適宜選択することが
できる。

【００１３】本発明における窒素源となる物質とは、発
酵の際、微生物が資化することが可能な窒素化合物を含
む有機、無機の物質である。有機物としては家畜糞尿や
魚粕、米糠等の動植物性有機物、排水、下水処理汚泥等
の微生物菌体、無機物としては硫酸アンモニウムや硝酸
アンモニウム、塩化アンモニウム等のアンモニウム塩や
硝酸塩等が挙げられる他、肥料取締法に規定されたチッ
ソ肥料、化成肥料、有機質肥料等の各種肥料でも良い。

【００１４】本発明における堆肥とは、農業や緑化事業
等の植物栽培において畑や田、森林、果樹園や緑化対象
となる区域の土壌に添加され、肥料や土壌改良を目的と
して用いられる資材である。一般的には微生物の増殖に
好適な炭素分、窒素分、水分となるように各種有機質素
材を調製、混合した後堆積し、発酵させて製造する。こ
の時、場合によっては各種有機質素材に加え、発酵に必
要な各種微生物等を混合することもある。有機質素材に
加えて土壌を添加して製造した堆肥はぼかし堆肥と呼ば
れている。

【００１５】本発明における堆肥には、土壌に添加して
用いられる一般的な堆肥の他、培養土として利用される
場合も含む。本発明の堆肥は山林や緑地、田畑等の土壌
に由来する排泥を含んでいるため、堆肥自体が土壌とし
ての役割を果たすため、一般的な肥料や土壌改良材とは
異なり、それ自体で植物を栽培することも可能である。
ここでいう培養土とは、樹木や草花、野菜、果実等の植
物体や種子を植えるためのもので、自然環境における土
壌と同等の役割を果たし、かつその代替となるものであ
る。実際に植物を栽培する際には、本発明における堆肥
を主成分として、個々の植物にあった肥料や土壌改良材
等の各種資材を適宜混合、調製して使用することができ
ることは、土壌と同様である。

【００１６】本発明における化学パルプ製造法により製
造されたパルプとは、クラフトパルプや亜硫酸パルプに
代表される、木材チップや草本性植物より主に酸やアル
カリの化学薬品処理によりパルプ繊維を単離するパルプ
製造法により製造されたパルプでメカニカルパルプ製造
法により製造されたパルプや古紙から再生されたパルプ
は含まれない。

【００１７】本発明おける植物性廃棄物とは農産廃棄
物、林産廃棄物として排出された上記植物性繊維であ
り、例としてはジュース製造業における果実の絞り粕や
製糖業におけるサトウキビやテンサイの絞り粕、パルプ
製造業におけるチップダストやパルプ粕等が挙げられ
る。

【００１８】本発明における粘土、シルトとは国際土壌
学会により規定された土壌粒子画分で、粘土は直径０．
００２ｍｍ以下の粒子、シルトは直径０．０２〜０．０
０２ｍｍの粒子である。粘土またはシルト画分を２０％
以上含む排泥とは粘土及びシルト画分の固形分の合計重
量が排泥の固形分重量の２０％以上を占める排泥であ
る。粘土、シルトを含む排泥では、これらが脱水装置の
目詰まりを起こしたり緻密な濾砕を形成することによ
り、水分の移動が妨げられるため、脱水が特に困難であ
り、本発明による植物性繊維を添加することによる濾過
効率の改善が顕著である。また、この排泥から製造され
た堆肥は、粘土やシルトが肥料成分を吸着するために保
肥力が向上したり、微細な空隙が形成されることによる
保水性が向上したり、植物が成長しても植物体を支持す
るのに充分な強度を有し、植物の生育に適した環境を整
える効果がある。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明は、排泥に植物性繊維を添
加した後に脱水した排泥繊維複合体と、窒素源を含む物
質とを混合、堆積して発酵させることによる堆肥の製造
方法を提供する。

【００２０】本発明に用いられる排泥とは浄水または工
業用水を製造する際に河川や湖沼等の水から分離された
固形物と水との混合物であり、例えば浄水場や製紙工場
で発生する産業廃棄物である。

【００２１】本発明に用いられる植物性繊維とは植物細
胞の細胞壁成分からなる繊維状物質であり、この様なも
のとしては、例えば木材パルプ繊維、稲わら、綿花を挙
げることができるが、中でも木材パルプ繊維は構成する
成分の９０％以上がセルロースを主体とする多糖からな
り、難分解性のリグニン等の含有率が稲わら等より低い
ため微生物による分解を受けやすく堆肥化に要する時間
が短い上、植物の生育を阻害する成分が含まれていない
ため、堆肥を製造するには好適である。

【００２２】本発明に用いられる植物性廃棄物とは農産
廃棄物、林産廃棄物として排出された上記植物性繊維で
あり、この様なものとして、例えば食品加工工場より排
出されるリンゴやミカン、ブドウの絞り粕、製糖工場よ
り排出されるサトウキビやテンサイの絞り粕、パルプ製
造工場より排出される木材チップダストやパルプ粕が挙
げられる。

【００２３】本発明に用いられる化学パルプ製造法によ
り製造されたパルプとは主に酸やアルカリの化学薬品に
より木材チップや草本性植物から単離されたパルプ繊維
であり、この様なものとして、例えばクラフトパルプ、
亜硫酸パルプが挙げられる。

【００２４】本発明における排泥繊維複合体を製造する
際の脱水には例えば、ベルトプレス、フィルタープレ
ス、デカンター、ドラムドライヤーといった装置を用い
ることが可能である。また脱水する前に例えば、カチオ
ン化デンプンやポリアクリルアミドといった凝集剤や、
微結晶セルロースや微細繊維状セルロースといった濾過
助剤を植物や菌の生育に悪影響を及ぼさない範囲で添加
することが可能である。

【００２５】本発明において用いられる排泥に含まれる
粘土、シルトとして例えば、カオリナイト、ハロイサイ
ト、スメクタイト、バーミキュライト、クロライト、イ
モゴライト、アロフェン、ギブサイト、ヘマタイト、ゲ
ータイト、オパーリンシリカといった鉱物を主成分とす
るものが挙げられるが、中でも堆肥として利用するに
は、スメクタイトやバーミキュライトが含まれている排
泥を用いることが好適である。

【００２６】本発明において用いられる窒素源を含む物
質として例えば、牛糞、豚糞、鶏糞、魚粕、米糠、ふす
ま、おから、油粕、麦芽抽出物といった動植物由来の有
機物や排水、下水処理汚泥、酵母抽出物といった微生物
由来の有機物の他、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、尿素、尿酸、各種タンパク質や
アミノ酸、核酸といった有機、無機の各種化合物が挙げ
られる他、肥料取締法に規定されたチッソ肥料、化成肥
料、有機質肥料等の各種肥料を用いることもできる。

【００２７】本発明における堆肥製造には、野積み法の
他、ロータリーキルン式、多段式、サイロ式、オーガー
式、ビン式等の各種発酵槽を用いた方法においても製造
することが可能である。堆肥製造中の温度、水分、炭素
率、ｐＨ等の堆肥製造時に一般的に評価される項目を指
標として窒素源の選定、窒素源の混合割合、発酵期間、
切り返し時期、水分の添加等の条件を設定すればよい。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。また、各実施例
における％はいずれも重量％である。

【００２９】実施例１ 工業用水製造時に発生した水分９５％の排泥１０００Ｌ
に水分９９％の広葉樹晒しクラフトパルプ繊維を排泥の
固形分に対して、パルプ繊維の固形分が３０％となるよ
うに混合、撹拌した後、ベルトプレスを用いて排泥繊維
複合体の脱水を行った。脱水後の排泥繊維複合体は面
積、厚み共に手のひら大のケーキ状となり、水分は５５
％であった。また、繊維混合前の排泥中の粘土、シルト
含量の合計を国際土壌学会の定めるピペット法により測
定した結果、排泥の固形分に対して５４％であった。

【００３０】脱水後のケーキ状排泥繊維複合体に市販の
米糠、乾燥鶏糞、豚糞、油粕の合計重量が排泥繊維複合
体の固形分に対して１０％の割合となるように混合し、
屋外にて堆積、発酵させた。堆積発酵物を適宜切り返
し、約１ヶ月後に堆肥が製造された。堆肥は直径３ｃｍ
以下の土塊状であり、この土塊は手で握ることにより容
易に粉砕でき、顆粒状または粉状となった。これは排泥
繊維複合体中のパルプ繊維が発酵により分解、消滅する
ことによりケーキ状の排泥繊維複合体が崩壊しやすくな
ったためであると考えられる。

【００３１】製造された堆肥を市販の川砂と体積比で
０：１、１：１、１：０の割合で混合し、それぞれを５
号サイズの植木鉢に詰めた。それぞれの植木鉢に発芽後
の小松菜種子を播種し適宜散水しながら、３０日間培養
した。培養中、肥料の添加は全く行わなかった。培養後
の小松菜の地上部を収穫し、重量を測定した。その結
果、堆肥：川砂が０：１で培養した小松菜の重量に比
べ、１：１では約８０倍、１：０では約６０倍の重量の
収穫があった。製造された堆肥は土壌に添加して肥料と
して用いる他、堆肥のみを培養土として用いても有効で
ある。

【００３２】比較例１ 実施例１で用いた排泥を植物性繊維を添加せず、そのま
まベルトプレスで脱水した。脱水後の排泥はスラリー状
で水分は８９％であり、このままでは堆肥を製造するた
めの発酵が不可能であり、別の脱水方法を検討する必要
があった。そこで、スラリー状の排泥をプラスチック容
器に入れて水分５０％程度まで天日乾燥したが、排泥は
容器内で一つの強固な固まりとなり、堆肥化するために
は破砕処理が必要であった。また、スラリー状の排泥を
少量ずつに分割して天日乾燥することにより堆肥化が可
能であったが、これを工業的に行うためには造粒及び、
造粒可能な水分とするための予備乾燥等の処理後さらに
何らかの乾燥を行う必要があると考えられた。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、排
泥に植物性繊維を添加して脱水することにより、粘土や
シルト画分を含有する脱水困難な排泥でも特殊な脱水装
置を用いることなく容易に脱水することが可能である。
また、脱水後に得られる排泥繊維複合体は何ら前処理を
することなく窒素源を含む各種資材と混合、堆積するこ
とにより発酵し、肥料成分を含む堆肥を製造することが
可能である。さらに、堆肥化された排泥繊維複合体から
形成された土塊は容易に粉砕することが可能で、有害成
分も含まれていないため、特別な粉砕、造粒等の加工を
することなく堆肥として利用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D059 AA01 AA03 BA01 BA47 BD12 BE08 BE16 BE31 BF15 BJ00 CC01 DA41 DA54 DB34 DB36 4H061 AA02 BB01 CC41 CC42 CC47 CC51 DD20 EE61 GG19 GG54 LL26

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粘土またはシルト画分を２０％以上含む
   排泥に植物性繊維を添加した後、脱水した排泥繊維複合
   体に窒素源となる物質を添加して発酵させた堆肥の製造
   方法。
2. 【請求項２】 上記植物性繊維が植物性廃棄物である請
   求項１に記載の堆肥の製造方法。
3. 【請求項３】 上記植物性繊維がパルプ繊維である請求
   項１に記載の堆肥の製造方法。
4. 【請求項４】 上記パルプ繊維が化学パルプ製造法で製
   造されたパルプ繊維である請求項１に記載の堆肥の製造
   方法。