(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
除草剤、農薬を使用していない区域の河川堤防の刈草を集積したものを破砕し、水分量を調節して自然発酵あるいは強制発酵により一次発酵を行った後、堆肥の温度を5〜45℃、pH6〜9の条件下でダイオキシン類分解菌を添加し、自然発酵あるいは強制発酵により、温度5〜45℃、pH6〜9、水分含量40〜80％の範囲に維持して二次発酵処理を行うことにより得られたものであり、ダイオキシン類分解菌を添加する前のpHの調整を木酢液又は竹酢液のいずれかから選択される有機酸の添加により行うことを特徴とするダイオキシン類分解作用を有する堆肥。
【請求項２】
除草剤、農薬を使用していない区域の河川堤防の刈草を集積したものを破砕し、水分量を調節して自然発酵あるいは強制発酵により一次発酵を行った後、堆肥の温度を5〜45℃、pH6〜9の条件下でダイオキシン類分解菌を添加し、自然発酵あるいは強制発酵により、温度5〜45℃、pH6〜9、水分含量40〜80％の条件に維持して二次発酵処理を行う堆肥の製造方法であり、ダイオキシン類分解菌を添加する前のpHの調整を木酢液又は竹酢液のいずれかから選択される有機酸の添加により行うことを特徴とするダイオキシン類分解作用を有する堆肥の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類などの難分解性有機汚染物質に汚染された土壌に施用して汚染土壌を浄化するために用いられる、ダイオキシン類の分解作用を有する堆肥、及びその堆肥を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大規模ゴミ焼却施設などの周辺の地域などでは、土壌中に残留するダイオキシン類などの難分解性有機汚染物質による汚染が大きな社会問題となっている。汚染土壌中のダイオキシン類などの物質を分解、除去して、汚染されていない状態に戻すこと（これを洗浄と呼ぶこともある）が望まれている。このような背景のもとで、土壌中に存在する特定の菌類がダイオキシン類などの分解作用を有していることが解明されてきた。そこで、例えば汚染土壌を洗浄する一つの手段として、土壌中に存在する菌体などの微生物（以下、土壌微生物という）を用いて上記難分解性有機汚染物質を分解することが考えられる。
【０００３】
ところが、土壌微生物を直接汚染土壌に添加しても、汚染土壌中における菌体数を維持することや、分解活性を維持することは極めて困難であり、ほとんど効果は期待できない。そこで、これらの菌体を発酵堆肥を培地として増殖させ、菌体を含む堆肥を土壌改良剤として、汚染土壌に混合する方法が考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが一般にダイオキシン類分解菌（Phanerochaete sp, Pleurotus osteatusなど）は、低温菌、中温菌であり、堆肥化の際の一般的な一次発酵温度である60〜80℃になると、その高温により死滅していまい、所定のダイオキシン類分解作用は期待できない。そのため単純にダイオキシン類分解菌を堆肥に添加しただけでは、ダイオキシン類分解作用を有する堆肥を得ることができなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み成されたものであり、ダイオキシン類などの難分解性有機汚染物質に対する分解作用を有し、汚染土壌に混合することでダイオキシン類などの汚染物質を分解して土壌を洗浄することが可能な堆肥を提供すること、及び、ダイオキシン類分解作用を有する堆肥を確実に得るための堆肥の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）除草剤、農薬を使用していない区域の河川堤防の刈草を集積したものを破砕し、水分量を調節して自然発酵あるいは強制発酵により一次発酵を行った後、堆肥の温度を5〜45℃、pH6〜9の条件下でダイオキシン類分解菌を添加し、自然発酵あるいは強制発酵により、温度5〜45℃、pH6〜9、水分含量40〜80％の範囲に維持して二次発酵処理を行うことにより得られたものであり、ダイオキシン類分解菌を添加する前のpHの調整を木酢液又は竹酢液のいずれかから選択される有機酸の添加により行うことを特徴とするダイオキシン類分解作用を有する堆肥、（２）除草剤、農薬を使用していない区域の河川堤防の刈草を集積したものを破砕し、水分量を調節して自然発酵あるいは強制発酵により一次発酵を行った後、堆肥の温度を5〜45℃、pH6〜9の条件下でダイオキシン類分解菌を添加し、自然発酵あるいは強制発酵により、温度5〜45℃、pH6〜9、水分含量40〜80％の条件に維持して二次発酵処理を行う堆肥の製造方法であり、ダイオキシン類分解菌を添加する前のpHの調整を木酢液又は竹酢液のいずれかから選択される有機酸の添加により行うことを特徴とするダイオキシン類分解作用を有する堆肥の製造方法、を要旨とするものである。
【０００７】
本発明においてダイオキシン類とは、〔化1〕に示すポリ塩化ジベンゾ−パラ−ジオキシン(PCDD)、〔化2〕に示すポリ塩化ジベンゾフラン(PCDF)などのダイオキシン類、及び〔化3〕に示すコプラナーポリ塩化ビフェニル(コプラナーPCB)のようなダイオキシン類と同様の毒性を示すダイオキシン類似化合物を云う。下記〔化1〕〜〔化3〕において1〜9及び1´〜6´の位置には塩素又は水素が付いている。なお〔化3〕に示すPCBの中で2つのベンゼン環が同一平面上にあって扁平な構造を有するものを「コプラナーPCB」と云うが、PCBの中には同一平面上にない構造を有するものについてもダイオキシンと似た毒性を有するものがあり、これらも併せてコプラナーPCBと云う。
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の製造方法は、図2に示すように、大きく分類すると、（ア）除草・刈草などにより草木を集草・堆積したものを破砕し、水分量を調節して自然発酵あるいは強制発酵にて一次発酵を行う工程、（イ）堆肥温度を5〜45℃、pH6〜9の条件下でダイオキシン類分解菌を添加する工程、（ウ）自然発酵あるいは強制発酵により、温度5〜45℃、pH6〜9、水分含量40〜80％の条件に維持して二次発酵処理を行うことにより堆肥化する工程とから構成される。
【０００９】
本発明において原料として用いられる草木は、刈草、剪定枝、抜開除根材、その他の植物発生材とする。これらの生育地域は特に限定されないが、除草剤、農薬を使用していない区域の草木を使用する。これは除草剤などを使用している区域の場合には、ダイオキシン類分解菌の増殖が妨げられたり、菌体の種類が偏ったりして、堆肥のダイオキシン類分解作用が十分得られない虞があるからである。
【００１０】
このような除草剤を使用しない区域としては、国土交通省や自治体の管理する河川の堤防などが挙げられる。また、基本的に国や自治体の管理している地域では、除草剤や化学肥料、農薬などを散布しないため、このような区域で発生する刈草は好ましく利用できる。
【００１１】
刈り取られた草木は、堆肥化ヤードに搬入し堆積する。草木は家畜混練機や破砕機などの機械を使用して粒径3cm以下の大きさに破砕して堆積するのが好ましい。この堆積物に水分を加えて条件を整え、発酵を進行させる。この過程を一次発酵と呼ぶ。堆積物の水分量が草木に対する質量比が40〜80％になるようにするのが好ましい。なお水分量は、水分計などで測定することができる。一次発酵は自然発酵、あるいは強制発酵のいずれでも良い。自然発酵は野積みで行われ、強制発酵は堆肥化装置を用いて行なうことができる。
【００１２】
一次発酵では、堆積物の温度は常温から徐々に上昇し、一般的に60〜80℃程度まで上昇する。このとき堆積物全体の温度を均一にした状態で発酵を進めるため、一定間隔（例えば2週間ごと）で切り返しを行う。なお、切り返しとは、堆積物の山を切り崩しと堆積を繰り返し、堆積物の攪拌を行うことである。
【００１３】
一次発酵は堆積物の発熱を伴う発酵であり、切り返しを行っても発熱が見られないようになったら終了したと判断できる。温度を定期的に測定することで発熱の有無を監視できる。
【００１４】
一次発酵が終了したならば、この時の堆積物の温度は5〜45℃となっている。この状態であることを確認したら、pHを6〜9となるように調整して、ダイオキシン類分解菌を添加して二次発酵を行う。このとき堆積物の温度が45℃を超える場合は、適宜切り返しを行うなどして、5〜45℃の範囲内に調節する。この温度は5〜40℃が好ましい。堆積物の山を切り崩して低くすることで効果的に温度を低下させることができる。二次発酵も一次発酵と同様に自然発酵、強制発酵のいずれを用いても良い。
【００１５】
本発明において堆肥のpHを調整するには木酢液又は竹酢液のいずれかから選択される有機酸を用いる。有機酸とは、炭を作る時の炭焼窯の煙から採取した黒色の粗木酢液を静置し、容器に沈殿した部分を取り除いた透明度のある液であり、約80％が水分で、20％が酢酸と多数の微量天然成分とからなる。具体的には、原料として広葉樹（ナラ、クヌギ、ブナ、カシなど）、針葉樹（スギ、ヒノキ、マツなど）の丸太・割材または竹類、のこくず、樹皮、オガライトなどで、木質以外の異物を含まないものを用い、築よう製炭法などによる黒炭かま、白炭かまなどの炭窯かまで炭化したときに発生する排煙（炭窯の場合排煙温度80〜150℃）を冷却して液化し、これにより得られる液体を貯槽に入れて少なくても2〜3日静置すると2層、または3層に分離した木炭液を得る。2層に分離した場合は上部の、3層に分離した場合は中層の赤褐色の水溶液を粗木酢液という。この粗木酢液を3ヶ月以上静置後、吸着、濾過などの脱タール処理を経て得られる赤褐色透明の液体が木酢液である。木酢液は、市販されているものを利用することができる。
【００１６】
有機酸の添加は、堆肥に均一に添加する必要がある。そのためには堆肥の切り返しを行いながら、水に希釈した有機酸を噴霧器などで散布するのが好ましい。有機酸を添加することにより堆肥のpHを6〜９になるように調節する。堆肥に対する有機酸の添加量は質量比で1〜10％となるように添加するのが好ましい。また、有機酸は200〜2000倍に希釈して使用するのが、堆肥に対して均一な散布を行うことができるため好ましい。
【００１７】
堆肥のpHはガラス電極法により測定することができる。堆肥に水を加えた懸濁液を試料として、ガラス電極pH計を用いて測定する。この場合の堆肥に対する水の比率は1：2.5とする。測定の具体的な操作は、堆肥10ｇに水25mlを加えてかき混ぜるか振とうするかして1時間以上放置し、測定前に軽くかき混ぜて懸濁状態とし、ガラス電極の薄膜部を静かに液中に浸し、30秒以上経過してpH計の表示が安定したらpH値を小数点1桁まで読み取る。
【００１８】
ダイオキシン類分解菌を添加する前のpHが6未満、あるいは9を超えると、ダイオキシン類分解菌の育成、増殖が不十分になる。また有機酸によりpHを調整することは、一般的な酸でpHの調整を行った場合と比較して、ダイオキシン類分解菌が死滅する可能性が低く、良好に育成、増殖させる環境が得られる。
【００１９】
有機酸を散布した後、堆肥の温度が5〜45℃であることを確認してダイオキシン類分解菌を加えて二次発酵を行う。この温度は5〜40℃が好ましい。堆肥の温度が45℃を超える状態でダイオキシン類分解菌を加えた場合、菌が育成・増殖せずに死滅してしまい、所望のダイオキシン類分解効果が得られない虞があるためである。また堆肥の温度の下限は、ダイオキシン類分解菌の活性を得るために5℃以上とする。
【００２０】
ダイオキシン類分解菌としては、例えば、以下の放線菌、糸状菌（菌群も含む）が挙げられる。ダイオキシン類の分解作用を確認済の菌としては、Phanerochaete sp.（ファネロカエテ）、Pleurotus osteatus（プレウロタス  オステアタス）、Lenzites（レンティテス）、Trametes versicolor（トラメテス  ベルシカラー）、Coriolus（コリオラス）、Hypoxylun deustrum（ハイホキシラン  デウストラム）などがある。またダイオキシン類分解作用を有する菌であれば、上記以外の菌なども利用できる。
【００２１】
ダイオキシン類分解菌は堆肥に対して、そのまま添加してもよいが、ダイオキシン類分解菌を培地となる担持させた状態にして堆肥に添加するのが好ましい。ダイオキシン類分解菌の培地となる物質としては、例えば米ぬか、杉チップ、粉末状の炭（木炭粉）などが挙げられる。
【００２２】
二次発酵の間は堆肥の温度を定期的に測定して、5〜45℃になるように保持する。この温度は5〜40℃が好ましい。具体的には、温度計などにより堆肥の温度をモニタリングし、温度が45℃を超えそうになったら適宜切り返しや通気などを行い、温度が45℃以下になるようにする。また、二次発酵の温度が低い分にはダイオキシン類分解菌は死滅する虞はないが、活性を保つためには5℃以上でなければならない。
【００２３】
図2に示すように、堆肥1の温度の測定は、1m程度の長さのガラス管式棒状温度計2aや温度センサーなどの温度測定装置を堆肥中に埋め込んで測定する。これは堆積物の表面付近は大気によって温度が低下していることがあり、この大気温度の影響を避けるためである。具体的には温度計2aの先端の位置D(センサ部分)が堆積物の表面から最低50cm程度内側になるようにして、毎日昼前後に計測するのが好ましい。なお図2に示す温度計2bの様に、堆肥1の側面から該温度計2bを差し込んだ場合、堆肥の圧力により温度計が途中で折れてしまう虞があるので注意する。
【００２４】
本発明において、二次発酵の期間は特に限定されるものではない。
【００２５】
【実施例】
河川の堤防で自生するBromus japonicus（イヌムギ）、Equisetum Arvemse（スギナ）、Erigeron philadelphicus（ハルジオン）、Tradescantia spp.（ムラサキツユクサ）、Rumex acetosa（スイバ）、Lapsana apogonoides  （タビラコ）、Artemisia princeps（ヨモギ）、Vicia angustifolia var. segetalis（カラスノエンドウ）、Miscanthus sinensis  （ススキ）、Eleusine indica  （オヒシバ）、Taraxacum officinale（セイヨウタンポポ）、Poa annua  （スズメノカタビラ）、Brassica（アブラナ）、Sagina japonica  （ツメクサ）、Cayratia japonica (Thunb.) Gagn.（ヤブガラシ）などの草木を混合集積した。
それらをバイオチョッパーミキサー（緑産株式会社製）により粒径約1.0cmに破砕した。破砕した刈草360L（約72kg）を堆肥化装置（C450、株式会社銀座コージーコーナー製）に投入し、水分量55〜70％、温度約45℃の条件に制御して72時間発酵を行った（一次発酵）。
一次発酵を終えた堆肥の温度を20〜35℃、pHを約7.0の条件にした上で、白色腐朽菌8種、Phanerochaete sp.（ファエロカエテ）、Pleurotus osteatus（プレウロタス・オステアタス）、Lenzites（レンティテス）、Trametes versicolor（トラメテス・ベルシカラー）、Coriolus（コリオラス）、Hypoxylun deustrum（ハイホキシラン・デウストラム）の対数増殖培養液をそれぞれ3L、計24Lを添加して、堆肥の温度20〜35℃、pH7〜8、水分含量55〜70％の状態を保ち、二次発酵処理を行った。
得られた白色腐朽菌添加堆肥10kgを、小型堆肥化装置に投入した後、ダイオキシン汚染土壌を9kg添加し、20℃で撹拌処理を行った。堆肥化装置内の土壌撹拌は1回3分（正回転2分、逆回転1分）、1日12回の条件で行った。また、撹拌過程で乾燥するため、水分含量がほぼ一定になるよう適宜、水分を添加して調節した。この撹拌操作を3週間続け、処理物の重量を測定した。
その結果、当初、計19kgあった汚染土壌と堆肥の混合物の重量が、3週間の処理後は14.3kgに減少していた。これは、堆肥や土壌に含まれている易分解性有機物の好気微生物分解が撹拌中に起こったためと推測される。その後、堆肥化装置内の3点から無作為に25gづつ、混合物を試料採取し、それぞれダイオキシン定量分析に供した。なお、ネガティブコントロールとして、無処理の汚染土壌と堆肥を同じ割合で混ぜた試料を25gづつ3点採取し、発酵処理を行なわずにそのままダイオキシン分析に供した。これらの試料のダイオキシン含有量の分析結果を表1に示す。
【００２６】
【表１】
混合３週間後におけるダイオキシン類濃度
0003704500.tif 000005
【００２７】
その結果、今回、用いた汚染土壌で特に優占していたダイオキシン異性体であるOCDD（オクタクロロジベンゾダイオキシン）とOCDF（オクタクロロジベンゾフラン）は、3連の平均で、それぞれ35％、21％の単位重量当りの分解が確認できた。この数値に、上に述べた、「易分解性有機物分解による汚染土壌・堆肥混合物の重量減少割合」を補正すると、OCDDは平均46.5％、OCDFは平均28％分解したことになる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明堆肥は、堆肥としての作用を有すると共にダイオキシン類などの難分解性有機汚染物に対する分解作用を有するものであり、汚染土壌と混合することでダイオキシン類などの汚染物質を分解して土壌を洗浄することができる。更に原料として草木を用いるものであるから、安価に提供することが可能である。
【００２９】
また、堆肥原料として、河川堤防などで除草・集積された刈草などを原料として使用可能である。現在、河川堤防などでは野焼きが禁止になったことから、刈草の処理に苦慮している。刈草を野焼きせずに廃棄するには環境に対する負荷が大きく、処理にも膨大なコストがかかってしまう。そのためにこれらの刈草などを原料として利用することは、リサイクルという観点から資源の有効活用であり、また廃棄物処理の観点から環境問題に大きく寄与するものである。
【００３０】
本発明の堆肥の製造方法は、一次発酵終了後、二次発酵の前に温度及びpHを調節した後、ダイオキシン類分解菌を添加して、温度を管理しながら一定期間二次発酵させる方法を採用したことにより、一次発酵の熱によりダイオキシン類分解菌が死滅するのを防止するとともに、二次発酵によりダイオキシン類分解菌の生育、増殖を良好に行うことができるため、ダイオキシン類分解作用を有する堆肥を確実に製造することができる。
【００３１】
本発明のダイオキシン類分解作用を有する堆肥を用いることで、ダイオキシン汚染土壌が確認されている地点で、大型堆肥化装置様の撹拌装置あるいはトラクターなどを稼働させ、汚染土壌と本発明堆肥との撹拌処理を、段階的に数ヶ月続行させる事により、二次汚染リスクが小さく、かつ安価に、オンサイトで土壌を浄化する事が可能になる事が期待できる。また、堆肥の原料として、公共事業などで排出される生物系廃棄物を活用する事により、国家及び地域の廃棄物排出量の減少にも貢献する事ができ、環境保全型の社会構築に貢献できる事も期待されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明堆肥の製造方法のフローチャートである。
【図２】  堆肥の温度測定方法の説明図である。
【符号の説明】
1  堆肥
2a、2b  温度計
【図１】
0003704500.tif 000006
【図２】
0003704500.tif 000007