(57)【要約】【課題】浄水場で生じる汚泥を活用し、酸性化している土壌等の改良に用いることができる土壌改良材の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の土壌改良材の製造方法は、凝集剤として用いられたアルミニウムを含んで堆積した汚泥を乾燥させる汚泥乾燥工程と、汚泥乾燥工程で乾燥させた汚泥に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合するカルシウム混合工程と、カルシウム混合工程の後に、粘土鉱物を加えて固形化する固形化工程と、固形化工程で固形化した固形物を乾燥させる固形物乾燥工程と、固形物乾燥工程で乾燥させた固形物を焼成する焼成工程とを有することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤として用いられたアルミニウムを含んで堆積した汚泥を乾燥させる汚泥乾燥工程と、
前記汚泥乾燥工程で乾燥させた前記汚泥に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合するカルシウム混合工程と、
前記カルシウム混合工程の後に、粘土鉱物を加えて固形化する固形化工程と、
前記固形化工程で固形化した固形物を乾燥させる固形物乾燥工程と、
前記固形物乾燥工程で乾燥させた前記固形物を焼成する焼成工程と
を有する
ことを特徴とする土壌改良材の製造方法。
【請求項２】
前記汚泥乾燥工程では、
前記汚泥より粒子の大きな固形粒子を混合する固形粒子混合工程と、
前記固形粒子混合工程で前記固形粒子を混合した前記汚泥をマイクロ波で加熱する加熱工程と
を有し、
前記カルシウム混合工程では、含水率を３０％〜５０％の範囲とした前記汚泥を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項３】
前記カルシウム混合工程では、前記汚泥乾燥工程で乾燥させた前記汚泥に対して、体積比で３０％〜４０％の前記酸化カルシウム又は前記水酸化カルシウムを混合する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項４】
前記固形化工程では、前記カルシウム混合工程の後の前記汚泥に対して、体積比で１０％〜２０％の前記粘土鉱物を混合し、
前記固形化工程では、前記粘土鉱物を混合した前記汚泥の含水率を２５％〜３０％の範囲とする
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項５】
前記固形物乾燥工程では、
前記固形物を、２５℃〜５０℃の範囲の温度で乾燥させる一次固形物乾燥工程と、
前記一次固形物乾燥工程で、含水率を１５％〜２０％の範囲とした前記固形物を、１００℃以下の温度で乾燥させる二次固形物乾燥工程と
を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項６】
前記焼成工程では、４００℃以下の温度で１２０分以内とする
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項７】
前記焼成工程で焼成した前記固形物に木酢液を含浸させる
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項８】
前記焼成工程で焼成した前記固形物に木炭粉末を付着させる
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項９】
前記焼成工程で焼成した前記固形物に水溶性肥料を含浸させる
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項１０】
前記焼成工程で焼成した前記固形物に珪藻土粉末を付着させる
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項１１】
前記焼成工程で焼成した前記固形物にナノシルバーを含浸させる
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水を供給する浄水場で生じる汚泥を用いた土壌改良材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場で生じる汚泥は、汲み取られ脱水乾燥後に廃棄される。
特許文献１は、このような汚泥を吸着剤として利用することを開示している。
特許文献１では、脱水汚泥を、１５０〜２５０℃の温度で且つ短い時間で乾燥し、その後冷却工程により水分を５％以下として、得られた乾燥物を必要な大きさに粉砕して吸着剤とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２-１１５８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、脱水汚泥を１５０〜２５０℃の温度で乾燥させているが、この温度で乾燥させると、汚泥表面が固まってしまい、汚泥の内部の水分が十分に抜けないという問題がある。
【０００５】
本発明は、浄水場で生じる汚泥を活用し、酸性化している土壌等の改良に用いることができる土壌改良材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明の土壌改良材の製造方法は、凝集剤として用いられたアルミニウムを含んで堆積した汚泥を乾燥させる汚泥乾燥工程と、前記汚泥乾燥工程で乾燥させた前記汚泥に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合するカルシウム混合工程と、前記カルシウム混合工程の後に、粘土鉱物を加えて固形化する固形化工程と、前記固形化工程で固形化した固形物を乾燥させる固形物乾燥工程と、前記固形物乾燥工程で乾燥させた前記固形物を焼成する焼成工程とを有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の土壌改良材の製造方法において、前記汚泥乾燥工程では、前記汚泥より粒子の大きな固形粒子を混合する固形粒子混合工程と、前記固形粒子混合工程で前記固形粒子を混合した前記汚泥をマイクロ波で加熱する加熱工程とを有し、前記カルシウム混合工程では、含水率を３０％〜５０％の範囲とした前記汚泥を用いることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の土壌改良材の製造方法において、前記カルシウム混合工程では、前記汚泥乾燥工程で乾燥させた前記汚泥に対して、体積比で３０％〜４０％の前記酸化カルシウム又は前記水酸化カルシウムを混合することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記固形化工程では、前記カルシウム混合工程の後の前記汚泥に対して、体積比で１０％〜２０％の前記粘土鉱物を混合し、前記固形化工程では、前記粘土鉱物を混合した前記汚泥の含水率を２５％〜３０％の範囲とすることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記固形物乾燥工程では、前記固形物を、２５℃〜５０℃の範囲の温度で乾燥させる一次固形物乾燥工程と、前記一次固形物乾燥工程で、含水率を１５％〜２０％の範囲とした前記固形物を、１００℃以下の温度で乾燥させる二次固形物乾燥工程とを有することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程では、４００℃以下の温度で１２０分以内とすることを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物に木酢液を含浸させることを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物に木炭粉末を付着させることを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物に水溶性肥料を含浸させることを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物に珪藻土粉末を付着させることを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物にナノシルバーを含浸させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、土壌をアルカリ性とすることで作物根にとって有害物質となるアルミニウムの土壌への溶け出しを防ぐことができ、アルミニウムによって、例えばジャガイモのソウカ病のような土壌病害を抑制でき、酸性化している土壌等の改良に用いることができる土壌改良材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による土壌改良材の製造方法による工程図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態による土壌改良材の製造方法は、凝集剤として用いられたアルミニウムを含んで堆積した汚泥を乾燥させる汚泥乾燥工程と、汚泥乾燥工程で乾燥させた汚泥に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合するカルシウム混合工程と、カルシウム混合工程の後に、粘土鉱物を加えて固形化する固形化工程と、固形化工程で固形化した固形物を乾燥させる固形物乾燥工程と、固形物乾燥工程で乾燥させた固形物を焼成する焼成工程とを有するものである。本実施の形態によれば、土壌をアルカリ性とすることで作物根にとって有害物質となるアルミニウムの土壌への溶け出しを防ぐことができ、アルミニウムによって、例えばジャガイモのソウカ病のような土壌病害を抑制でき、酸性化している土壌等の改良に用いることができる土壌改良材を得ることができる。
【００１０】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による土壌改良材の製造方法において、汚泥乾燥工程では、汚泥より粒子の大きな固形粒子を混合する固形粒子混合工程と、固形粒子混合工程で固形粒子を混合した汚泥をマイクロ波で加熱する加熱工程とを有し、カルシウム混合工程では、含水率を３０％〜５０％の範囲とした汚泥を用いるものである。本実施の形態によれば、固形粒子を混合することで汚泥の中に空間を生じさせることができ、加熱にマイクロ波を用いることで汚泥内部の乾燥を促進するとともに、固形粒子の混合によって生じた空間から水分を蒸発させることで均一な乾燥を行える。
【００１１】
本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による土壌改良材の製造方法において、カルシウム混合工程では、汚泥乾燥工程で乾燥させた汚泥に対して、体積比で３０％〜４０％の酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合するものである。本実施の形態によれば、汚泥乾燥工程の後に汚泥をアルカリ化することでアルミニウムの溶け出しを防ぐことができる。
【００１２】
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、固形化工程では、カルシウム混合工程の後の汚泥に対して、体積比で１０％〜２０％の粘土鉱物を混合し、固形化工程では、粘土鉱物を混合した汚泥の含水率を２５％〜３０％の範囲とするものである。本実施の形態によれば、粘土鉱物を混合することで、カルシウムの溶解速度の調整を行うことができる。
【００１３】
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、固形物乾燥工程では、固形物を、２５℃〜５０℃の範囲の温度で乾燥させる一次固形物乾燥工程と、一次固形物乾燥工程で、含水率を１５％〜２０％の範囲とした固形物を、１００℃以下の温度で乾燥させる二次固形物乾燥工程とを有するものである。本実施の形態によれば、固形物の内部まで十分に乾燥させることができる。
【００１４】
本発明の第６の実施の形態は、第１から第５のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程では、４００℃以下の温度で１２０分以内とするものである。本実施の形態によれば、大きなポーラスを多数形成させることができる。
【００１５】
本発明の第７の実施の形態は、第１から第６のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物に木酢液を含浸させるものである。本実施の形態によれば、動物や昆虫に対する忌避効果を持たせることができ、作物の保護及び育成効果を高めることができる。
【００１６】
本発明の第８の実施の形態は、第１から第７のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物に木炭粉末を付着させるものである。本実施の形態によれば、臭気を少なくすることができる。
【００１７】
本発明の第９の実施の形態は、第１から第８のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物に水溶性肥料を含浸させるものである。本実施の形態によれば、肥料効果を高めることができる。
【００１８】
本発明の第１０の実施の形態は、第１から第９のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物に珪藻土粉末を付着させるものである。本実施の形態によれば、作物の育成効果を高めることができる。
【００１９】
本発明の第１１の実施の形態は、第１から第１０のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物にナノシルバーを含浸させるものである。本実施の形態によれば、防臭効果を高め、抗菌性を持たせることができる。
【実施例】
【００２０】
以下に本発明の一実施例による土壌改良材の製造方法について説明する。
図１は本発明の一実施例による土壌改良材の製造方法による工程図である。
【００２１】
水道水を供給する浄水場で生じる堆積汚泥を原料として製品化を行うには、まず脱水を行う必要があるが、労力及び経費の少ない方法として、堆積汚泥の粒子径に対して１０倍〜２０倍の粒子径で、堆積汚泥と同種の汚泥の固形粒子を混合する（ステップ１）。
ステップ１における固形粒子混合工程によって、汚泥の中に空間を生じさせることができる。
ステップ１における固形粒子混合工程後に、自重で固液分離させる方法も１つの脱水法である。
ステップ１における固形粒子混合工程後、又は更に自重で固液分離させた後に、外熱や内熱の加熱法にて乾燥させる方法があるが、微細な粒子の塊の内部には、熱が伝わりにくい。
【００２２】
従って、ステップ１における固形粒子混合工程後、又は更に自重で固液分離させた後に、汚泥をマイクロ波で加熱する（ステップ２）。
ステップ２における加熱工程では、汚泥内部にマイクロ波が届くことで粒子の塊の内部の水分が高温化し、固形粒子の混合によって生じた空間から蒸発させることで均一な乾燥を行える。
汚泥乾燥工程は、ステップ１における固形粒子混合工程とステップ２における加熱工程とによって行うことが好ましく、凝集剤として用いられたアルミニウムを含んで堆積した汚泥を乾燥させる。
【００２３】
ステップ３におけるカルシウム混合工程では、汚泥乾燥工程で乾燥させた汚泥に、酸化カルシウム（ＣａＯ）又は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を混合する。カルシウム混合工程では、含水率を３０％〜５０％の範囲とした汚泥を用いる。
カルシウム混合工程では、汚泥乾燥工程で乾燥させた汚泥に対して、体積比で３０％〜４０％の酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合する。汚泥乾燥工程の後に汚泥をアルカリ化することでアルミニウムの溶け出しを防ぐことができる。
【００２４】
ステップ３におけるカルシウム混合工程の後に、汚泥に粘土鉱物を加えて固形化する（ステップ４）。
ステップ４における固形化工程では、カルシウム混合工程の後の汚泥に対して、体積比で１０％〜２０％の粘土鉱物を混合する。粘土鉱物としては、ゼオライトやベントナイトを用いることができる。
固形化工程では、粘土鉱物を混合した汚泥の含水率を２５％〜３０％の範囲とする。粘土鉱物を混合することで、カルシウムの溶解速度の調整を行うことができる。
固形化工程によって汚泥を固形化して造粒する。
アンモニアや硫化水素ガス等の吸収性を高めるためには、酸化鉄、塩化アルミニウム、酸化アルミニウムを添加する。浄水場の汚泥には、汚泥を凝集するために凝集剤として塩化アルミニウムや酸化アルミニウムを使用しているため、これらの混合量は、既に含有しているアルミニウムの量を考慮して調整する。
固形化工程では造粒の形状にはこだわらず、固形化することを目的とする。
【００２５】
ステップ４における固形化工程で固形化した固形物は、ステップ５における一次固形物乾燥工程と、ステップ６における二次固形物乾燥工程とで乾燥させる。
ステップ５における一次固形物乾燥工程では、固形物を、２５℃〜５０℃の範囲の温度で乾燥させる。一次固形物乾燥工程は、自然乾燥でもよい。
ステップ６における二次固形物乾燥工程では、一次固形物乾燥工程で、含水率を１５％〜２０％の範囲とした固形物を、１００℃以下の温度で３０分〜１２０分の間にて乾燥させる。
固形物乾燥工程として、一次固形物乾燥工程と二次固形物乾燥工程を有することで、固形物の内部まで十分に乾燥させることができる。
【００２６】
固形物乾燥工程で乾燥させた固形物は、その後焼成する（ステップ７）。
ステップ７における焼成工程では、４００℃以下の温度で１２０分以内とする。焼成工程における温度と時間は、使用目的に応じて設定するが、最大温度は４００℃とし、１２０分以内とする。固形物は、４００℃以下の温度で１２０分以内で焼成することで、大きなポーラスを多数形成させることができる。
【００２７】
ステップ７における焼成工程の後に、固形物（焼成品）に機能性を持たせる（ステップ８）。
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品に木酢液を含浸させる。固形物に木酢液を含浸させる方法として噴霧による方法でもよい。焼成品に木酢液を含浸させることで、動物や昆虫に対する忌避効果を持たせることができ、作物の保護及び育成効果を高めることができる。このように、木酢液によって、青果物への動物や昆虫による被害や障害、更には動物や昆虫を媒体とした病原菌の侵入を防ぐことができ、臭気の少ない高品質の土壌改良材を得ることができる。
【００２８】
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品に木炭粉末を付着させることもできる。木炭粉末を付着させることで、臭気を少なくすることができる。
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品に水溶性肥料を含浸させることもできる。水溶性肥料を含浸させることで、肥料効果を高めることができる。
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品に珪藻土粉末を付着させることもできる。珪藻土粉末を付着させることで、作物の育成効果を高めることができる。
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品にナノシルバー（ＨＡｇ）を含浸させることもできる。ナノシルバーを含浸させることで、防臭効果を高め、抗菌性を持たせることができる。
このように、ステップ８における機能性付加工程では、木酢液、木炭粉末、水溶性肥料、珪藻土粉末、ナノシルバー、及び水酸化カルシウムの少なくともいずれかを、球状又は円錐状に造粒した焼成品に噴霧して含浸させることで、各種の機能性を付加することができる。
【００２９】
本実施例によれば、土壌をアルカリ性とすることで作物根にとって有害物質となるアルミニウムの土壌への溶け出しを防ぐことができ、アルミニウムによって、例えばジャガイモのソウカ病のような土壌病害を抑制でき、酸性化している土壌等の改良に用いることができる土壌改良材を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明による土壌改良材の製造方法は、湖水、河川や池沼等に堆積する泥にも適用することができる。
【図１】
2019085471.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月27日(2019.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道水を供給する浄水場で生じる汚泥を用いた土壌改良材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場で生じる汚泥は、汲み取られ脱水乾燥後に廃棄される。
特許文献１は、このような汚泥を吸着剤として利用することを開示している。
特許文献１では、脱水汚泥を、１５０〜２５０℃の温度で且つ短い時間で乾燥し、その後冷却工程により水分を５％以下として、得られた乾燥物を必要な大きさに粉砕して吸着剤とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２-１１５８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、脱水汚泥を１５０〜２５０℃の温度で乾燥させているが、この温度で乾燥させると、汚泥表面が固まってしまい、汚泥の内部の水分が十分に抜けないという問題がある。
【０００５】
本発明は、浄水場で生じる汚泥を活用し、酸性化している土壌等の改良に用いることができる土壌改良材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明の土壌改良材の製造方法は、凝集剤として用いられたアルミニウムを含んで堆積した汚泥を乾燥させる汚泥乾燥工程と、前記汚泥乾燥工程で乾燥させた前記汚泥に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合するカルシウム混合工程と、前記カルシウム混合工程の後に、粘土鉱物を加えて固形化する固形化工程と、前記固形化工程で固形化した固形物を乾燥させる固形物乾燥工程と、前記固形物乾燥工程で乾燥させた前記固形物を焼成する焼成工程とを有し、前記固形物乾燥工程では、前記固形物を、２５℃〜５０℃の範囲の温度で乾燥させる一次固形物乾燥工程と、前記一次固形物乾燥工程で、含水率を１５％〜２０％の範囲とした前記固形物を、１００℃以下の温度で乾燥させる二次固形物乾燥工程とを有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の土壌改良材の製造方法において、前記汚泥乾燥工程では、前記汚泥より粒子の大きな固形粒子を混合する固形粒子混合工程と、前記固形粒子混合工程で前記固形粒子を混合した前記汚泥をマイクロ波で加熱する加熱工程とを有し、前記カルシウム混合工程では、前記含水率を３０％〜５０％の範囲とした前記汚泥を用いることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の土壌改良材の製造方法において、前記カルシウム混合工程では、前記汚泥乾燥工程で乾燥させた前記汚泥に対して、体積比で３０％〜４０％の前記酸化カルシウム又は前記水酸化カルシウムを混合することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記固形化工程では、前記カルシウム混合工程の後の前記汚泥に対して、体積比で１０％〜２０％の前記粘土鉱物を混合し、前記固形化工程では、前記粘土鉱物を混合した前記汚泥の前記含水率を２５％〜３０％の範囲とすることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程では、４００℃以下の温度で１２０分以内とすることを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物に木酢液を含浸させることを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物に木炭粉末を付着させることを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物に水溶性肥料を含浸させることを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物に珪藻土粉末を付着させることを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法において、前記焼成工程で焼成した前記固形物にナノシルバーを含浸させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、土壌をアルカリ性とすることで作物根にとって有害物質となるアルミニウムの土壌への溶け出しを防ぐことができ、アルミニウムによって、例えばジャガイモのソウカ病のような土壌病害を抑制でき、酸性化している土壌等の改良に用いることができる土壌改良材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による土壌改良材の製造方法による工程図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態による土壌改良材の製造方法は、凝集剤として用いられたアルミニウムを含んで堆積した汚泥を乾燥させる汚泥乾燥工程と、汚泥乾燥工程で乾燥させた汚泥に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合するカルシウム混合工程と、カルシウム混合工程の後に、粘土鉱物を加えて固形化する固形化工程と、固形化工程で固形化した固形物を乾燥させる固形物乾燥工程と、固形物乾燥工程で乾燥させた固形物を焼成する焼成工程とを有し、固形物乾燥工程では、固形物を、２５℃〜５０℃の範囲の温度で乾燥させる一次固形物乾燥工程と、一次固形物乾燥工程で、含水率を１５％〜２０％の範囲とした固形物を、１００℃以下の温度で乾燥させる二次固形物乾燥工程とを有するものである。本実施の形態によれば、土壌をアルカリ性とすることで作物根にとって有害物質となるアルミニウムの土壌への溶け出しを防ぐことができ、アルミニウムによって、例えばジャガイモのソウカ病のような土壌病害を抑制でき、酸性化している土壌等の改良に用いることができる土壌改良材を得ることができる。また、固形物の内部まで十分に乾燥させることができる。
【００１０】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による土壌改良材の製造方法において、汚泥乾燥工程では、汚泥より粒子の大きな固形粒子を混合する固形粒子混合工程と、固形粒子混合工程で固形粒子を混合した汚泥をマイクロ波で加熱する加熱工程とを有し、カルシウム混合工程では、含水率を３０％〜５０％の範囲とした汚泥を用いるものである。本実施の形態によれば、固形粒子を混合することで汚泥の中に空間を生じさせることができ、加熱にマイクロ波を用いることで汚泥内部の乾燥を促進するとともに、固形粒子の混合によって生じた空間から水分を蒸発させることで均一な乾燥を行える。
【００１１】
本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による土壌改良材の製造方法において、カルシウム混合工程では、汚泥乾燥工程で乾燥させた汚泥に対して、体積比で３０％〜４０％の酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合するものである。本実施の形態によれば、汚泥乾燥工程の後に汚泥をアルカリ化することでアルミニウムの溶け出しを防ぐことができる。
【００１２】
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、固形化工程では、カルシウム混合工程の後の汚泥に対して、体積比で１０％〜２０％の粘土鉱物を混合し、固形化工程では、粘土鉱物を混合した汚泥の含水率を２５％〜３０％の範囲とするものである。本実施の形態によれば、粘土鉱物を混合することで、カルシウムの溶解速度の調整を行うことができる。
【００１３】
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程では、４００℃以下の温度で１２０分以内とするものである。本実施の形態によれば、大きなポーラスを多数形成させることができる。
【００１４】
本発明の第６の実施の形態は、第１から第５のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物に木酢液を含浸させるものである。本実施の形態によれば、動物や昆虫に対する忌避効果を持たせることができ、作物の保護及び育成効果を高めることができる。
【００１５】
本発明の第７の実施の形態は、第１から第６のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物に木炭粉末を付着させるものである。本実施の形態によれば、臭気を少なくすることができる。
【００１６】
本発明の第８の実施の形態は、第１から第７のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物に水溶性肥料を含浸させるものである。本実施の形態によれば、肥料効果を高めることができる。
【００１７】
本発明の第９の実施の形態は、第１から第８のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物に珪藻土粉末を付着させるものである。本実施の形態によれば、作物の育成効果を高めることができる。
【００１８】
本発明の第１０の実施の形態は、第１から第９のいずれかの実施の形態による土壌改良材の製造方法において、焼成工程で焼成した固形物にナノシルバーを含浸させるものである。本実施の形態によれば、防臭効果を高め、抗菌性を持たせることができる。
【実施例】
【００１９】
以下に本発明の一実施例による土壌改良材の製造方法について説明する。
図１は本発明の一実施例による土壌改良材の製造方法による工程図である。
【００２０】
水道水を供給する浄水場で生じる堆積汚泥を原料として製品化を行うには、まず脱水を行う必要があるが、労力及び経費の少ない方法として、堆積汚泥の粒子径に対して１０倍〜２０倍の粒子径で、堆積汚泥と同種の汚泥の固形粒子を混合する（ステップ１）。
ステップ１における固形粒子混合工程によって、汚泥の中に空間を生じさせることができる。
ステップ１における固形粒子混合工程後に、自重で固液分離させる方法も１つの脱水法である。
ステップ１における固形粒子混合工程後、又は更に自重で固液分離させた後に、外熱や内熱の加熱法にて乾燥させる方法があるが、微細な粒子の塊の内部には、熱が伝わりにくい。
【００２１】
従って、ステップ１における固形粒子混合工程後、又は更に自重で固液分離させた後に、汚泥をマイクロ波で加熱する（ステップ２）。
ステップ２における加熱工程では、汚泥内部にマイクロ波が届くことで粒子の塊の内部の水分が高温化し、固形粒子の混合によって生じた空間から蒸発させることで均一な乾燥を行える。
汚泥乾燥工程は、ステップ１における固形粒子混合工程とステップ２における加熱工程とによって行うことが好ましく、凝集剤として用いられたアルミニウムを含んで堆積した汚泥を乾燥させる。
【００２２】
ステップ３におけるカルシウム混合工程では、汚泥乾燥工程で乾燥させた汚泥に、酸化カルシウム（ＣａＯ）又は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を混合する。カルシウム混合工程では、含水率を３０％〜５０％の範囲とした汚泥を用いる。
カルシウム混合工程では、汚泥乾燥工程で乾燥させた汚泥に対して、体積比で３０％〜４０％の酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合する。汚泥乾燥工程の後に汚泥をアルカリ化することでアルミニウムの溶け出しを防ぐことができる。
【００２３】
ステップ３におけるカルシウム混合工程の後に、汚泥に粘土鉱物を加えて固形化する（ステップ４）。
ステップ４における固形化工程では、カルシウム混合工程の後の汚泥に対して、体積比で１０％〜２０％の粘土鉱物を混合する。粘土鉱物としては、ゼオライトやベントナイトを用いることができる。
固形化工程では、粘土鉱物を混合した汚泥の含水率を２５％〜３０％の範囲とする。粘土鉱物を混合することで、カルシウムの溶解速度の調整を行うことができる。
固形化工程によって汚泥を固形化して造粒する。
アンモニアや硫化水素ガス等の吸収性を高めるためには、酸化鉄、塩化アルミニウム、酸化アルミニウムを添加する。浄水場の汚泥には、汚泥を凝集するために凝集剤として塩化アルミニウムや酸化アルミニウムを使用しているため、これらの混合量は、既に含有しているアルミニウムの量を考慮して調整する。
固形化工程では造粒の形状にはこだわらず、固形化することを目的とする。
【００２４】
ステップ４における固形化工程で固形化した固形物は、ステップ５における一次固形物乾燥工程と、ステップ６における二次固形物乾燥工程とで乾燥させる。
ステップ５における一次固形物乾燥工程では、固形物を、２５℃〜５０℃の範囲の温度で乾燥させる。一次固形物乾燥工程は、自然乾燥でもよい。
ステップ６における二次固形物乾燥工程では、一次固形物乾燥工程で、含水率を１５％〜２０％の範囲とした固形物を、１００℃以下の温度で３０分〜１２０分の間にて乾燥させる。
固形物乾燥工程として、一次固形物乾燥工程と二次固形物乾燥工程を有することで、固形物の内部まで十分に乾燥させることができる。
【００２５】
固形物乾燥工程で乾燥させた固形物は、その後焼成する（ステップ７）。
ステップ７における焼成工程では、４００℃以下の温度で１２０分以内とする。焼成工程における温度と時間は、使用目的に応じて設定するが、最大温度は４００℃とし、１２０分以内とする。固形物は、４００℃以下の温度で１２０分以内で焼成することで、大きなポーラスを多数形成させることができる。
【００２６】
ステップ７における焼成工程の後に、固形物（焼成品）に機能性を持たせる（ステップ８）。
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品に木酢液を含浸させる。固形物に木酢液を含浸させる方法として噴霧による方法でもよい。焼成品に木酢液を含浸させることで、動物や昆虫に対する忌避効果を持たせることができ、作物の保護及び育成効果を高めることができる。このように、木酢液によって、青果物への動物や昆虫による被害や障害、更には動物や昆虫を媒体とした病原菌の侵入を防ぐことができ、臭気の少ない高品質の土壌改良材を得ることができる。
【００２７】
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品に木炭粉末を付着させることもできる。木炭粉末を付着させることで、臭気を少なくすることができる。
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品に水溶性肥料を含浸させることもできる。水溶性肥料を含浸させることで、肥料効果を高めることができる。
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品に珪藻土粉末を付着させることもできる。珪藻土粉末を付着させることで、作物の育成効果を高めることができる。
ステップ８における機能性付加工程として、焼成工程で焼成した焼成品にナノシルバー（ＨＡｇ）を含浸させることもできる。ナノシルバーを含浸させることで、防臭効果を高め、抗菌性を持たせることができる。
このように、ステップ８における機能性付加工程では、木酢液、木炭粉末、水溶性肥料、珪藻土粉末、ナノシルバー、及び水酸化カルシウムの少なくともいずれかを、球状又は円錐状に造粒した焼成品に噴霧して含浸させることで、各種の機能性を付加することができる。
【００２８】
本実施例によれば、土壌をアルカリ性とすることで作物根にとって有害物質となるアルミニウムの土壌への溶け出しを防ぐことができ、アルミニウムによって、例えばジャガイモのソウカ病のような土壌病害を抑制でき、酸性化している土壌等の改良に用いることができる土壌改良材を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明による土壌改良材の製造方法は、湖水、河川や池沼等に堆積する泥にも適用することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤として用いられたアルミニウムを含んで堆積した汚泥を乾燥させる汚泥乾燥工程と、
前記汚泥乾燥工程で乾燥させた前記汚泥に、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムを混合するカルシウム混合工程と、
前記カルシウム混合工程の後に、粘土鉱物を加えて固形化する固形化工程と、
前記固形化工程で固形化した固形物を乾燥させる固形物乾燥工程と、
前記固形物乾燥工程で乾燥させた前記固形物を焼成する焼成工程と
を有し、
前記固形物乾燥工程では、
前記固形物を、２５℃〜５０℃の範囲の温度で乾燥させる一次固形物乾燥工程と、
前記一次固形物乾燥工程で、含水率を１５％〜２０％の範囲とした前記固形物を、１００℃以下の温度で乾燥させる二次固形物乾燥工程と
を有する
ことを特徴とする土壌改良材の製造方法。
【請求項２】
前記汚泥乾燥工程では、
前記汚泥より粒子の大きな固形粒子を混合する固形粒子混合工程と、
前記固形粒子混合工程で前記固形粒子を混合した前記汚泥をマイクロ波で加熱する加熱工程と
を有し、
前記カルシウム混合工程では、前記含水率を３０％〜５０％の範囲とした前記汚泥を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項３】
前記カルシウム混合工程では、前記汚泥乾燥工程で乾燥させた前記汚泥に対して、体積比で３０％〜４０％の前記酸化カルシウム又は前記水酸化カルシウムを混合する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項４】
前記固形化工程では、前記カルシウム混合工程の後の前記汚泥に対して、体積比で１０％〜２０％の前記粘土鉱物を混合し、
前記固形化工程では、前記粘土鉱物を混合した前記汚泥の前記含水率を２５％〜３０％の範囲とする
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項５】
前記焼成工程では、４００℃以下の温度で１２０分以内とする
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項６】
前記焼成工程で焼成した前記固形物に木酢液を含浸させる
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項７】
前記焼成工程で焼成した前記固形物に木炭粉末を付着させる
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項８】
前記焼成工程で焼成した前記固形物に水溶性肥料を含浸させる
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項９】
前記焼成工程で焼成した前記固形物に珪藻土粉末を付着させる
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。
【請求項１０】
前記焼成工程で焼成した前記固形物にナノシルバーを含浸させる
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の土壌改良材の製造方法。