(57)【要約】      （修正有）【課題】有機性廃棄物の本来有する肥料としての特徴を活かして、保存性および機械施肥特性に優れた堆肥およびその製造方法を提供する。【解決手段】密閉型発酵乾燥装置を用いて堆肥原料を発酵および乾燥させた有機資材を造粒してなる堆肥であって、前記有機資材は、発酵および乾燥前の堆肥原料の強熱減量の値をＡ質量％、発酵および乾燥後の同強熱減量の値をＢ質量％としたとき、［Ａ−Ｂ］の値が５質量％を超え３０質量％以下であることを特徴とする堆肥。前記密閉型発酵乾燥装置は複数の撹拌翼を有し、この撹拌翼の翼部分に外気導入用の通気孔があ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】
密閉型発酵乾燥装置を用いて堆肥原料を発酵および乾燥させた有機資材を造粒してなる堆肥であって、
前記有機資材は、発酵および乾燥前の堆肥原料の強熱減量の値をＡ質量％、発酵および乾燥後の同強熱減量の値をＢ質量％としたとき、［Ａ−Ｂ］の値が５質量％を超え３０質量％以下であることを特徴とする堆肥。
【請求項２】
前記密閉型発酵乾燥装置は複数の撹拌翼を有し、この撹拌翼の翼部分に外気導入用の通気孔があることを特徴とする請求項１記載の堆肥。
【請求項３】
前記堆肥原料は、少なくとも前記強熱減量の値が７０質量％以上有する有機性廃棄物であることを特徴とする請求項１記載の堆肥。
【請求項４】
前記有機性廃棄物が家畜排泄物、食品廃棄物、下水汚泥、浄化槽汚泥、およびし尿処理汚泥から選ばれた少なくとも１つであることを特徴とする請求項３記載の堆肥。
【請求項５】
請求項１記載の堆肥の製造方法であって、
前記密閉型発酵乾燥装置に、該装置の内容積に対して１０〜２０％の空間を残して、堆肥原料を投入する工程と、
前記堆肥原料を所定条件下で発酵および乾燥する工程と、
前記発酵および乾燥された有機資材の一部を前記密閉型発酵乾燥装置から取り出す工程と、
前記密閉型発酵乾燥装置内に残った有機資材に堆肥原料を投入した後、発酵および乾燥する工程と、
前記密閉型発酵乾燥装置から取り出された有機資材を造粒する工程とを備え、
前記取り出された有機資材は、発酵および乾燥前の堆肥原料の強熱減量の値をＡ質量％、発酵および乾燥後の同強熱減量の値をＢ質量％としたとき、［Ａ−Ｂ］の値が５質量％を超え３０質量％以下であることを特徴とする請求項１記載の堆肥の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は堆肥およびこの堆肥の製造方法に関する。特に、畜産経営体から排出される家畜排泄物、または、食品産業事業所などから排出される食品廃棄物等を原料とする堆肥およびこの堆肥の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
畜産経営体から排出される家畜排泄物や食品産業事業所などから排出される食品廃棄物は、種類および排出量が近年増大して、その処理が大きな社会的課題となっている。このような家畜排泄物や食品廃棄物などの有機性廃棄物を堆肥化してリサイクルする方法が知られているが、これら堆肥は使用する農業生産者にとって扱い易いものではなかった。例えば、従来の有機性廃棄物を原料とする堆肥は、通常肥料成分が低く、堆肥目的で使用する場合には１０アールあたり約３トンも施用する必要があって労力負担が大きかった。また、その堆肥成分バランスにもバラツキがあるため、土壌中の塩基バランスが崩れ易かった。さらに従来の堆肥は、形状も粗い粉末状で高水分であるため、在庫場所をどうするか、カビが発生し易いなどの品質上の問題があり、利用する上で種々の問題があった。
【０００３】
有機汚泥や食品残渣や畜糞等を無臭発酵させる造粒物形成において、チップ化または綿くず化した木屑をアルカリ処理により分解の障壁となるリグニン等の分解抵抗を低める工程と、微生物活性液を浸潤させる工程を施した炭素源と、有機汚泥や食品残渣や畜糞等の窒素源とを、造粒処理装置によって微生物資材と混練し、粘着力によりボール状に造粒する造粒物形成方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、取り扱い性、臭気、肥料効果、嫌気性菌による腐敗等の点で満足できる再資源用汚泥粒状の提供を目的に、有機性汚泥が炭化されてなる炭化粒状物が有機性汚泥で被覆された再資源用汚泥粒状物が開示されている（特許文献２参照）。
【０００５】
また、土質が植物の成育に悪影響を及ぼす所定の水素イオン指数の酸性側に達すると、それを感知して自然に中和作用が働くと共に、微生物の活性化と繁殖とを促し、植物の良好な育成環境の土質が実現されていくようにする肥料として、肥料成分および土質中和成分からなる団粒状心材部の表面に、微生物用栄養成分からなる中間層部を構成した上、該中間層部の表面を土壌酸性化感応層部で被覆してなる土壌酸性化感応型肥料が開示されている（特許文献３参照）。
【０００６】
また、通気性に優れた、食品残渣の発酵処理装置として、気密性を有する容器に、食品残渣と好気性微生物とを混入して、上記容器内を通気攪拌しながら好気性微生物の作用により食品残渣を発酵させる食品残渣の発酵処理装置が開示されている（特許文献４参照）。さらに、発酵槽内で有機性廃棄物を嫌気発酵させた後、嫌気発酵後の発酵残渣をそのまま好気発酵処理が可能なバイオガスを得るための有機性廃棄物処理装置が開示されている（特許文献５参照）。
【０００７】
しかしながら、有機性廃棄物を原料として、基肥・追肥効果を併せ持ち、保存性および機械施肥特性に優れた堆肥は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１０６８２８号公報
【特許文献２】特開平１０−３０９６００号公報
【特許文献３】特開２０００−４４３７６号公報
【特許文献４】特開２０１０−６９４７７号公報
【特許文献５】特開２０１１−１２１０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、有機性廃棄物の本来有する肥料としての特徴を活かして、保存性および機械施肥特性に優れた堆肥およびその製造方法を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の堆肥は、密閉型発酵乾燥装置を用いて堆肥原料を発酵および乾燥させた有機資材を造粒してなる堆肥である。上記有機資材は、発酵および乾燥前の堆肥原料の強熱減量の値をＡ質量％、発酵および乾燥後の同強熱減量の値をＢ質量％としたとき、［Ａ−Ｂ］の値が５質量％を超え３０質量％以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の堆肥を製造するときに使用される密閉型発酵乾燥装置は複数の撹拌翼を有し、この撹拌翼の翼部分に外気導入用の通気孔があることを特徴とする。
【００１２】
また、堆肥の原料となる堆肥原料は強熱減量の値が７０質量％以上有する有機性廃棄物であり、この有機性廃棄物が家畜排泄物、食品廃棄物、下水汚泥、浄化槽汚泥、およびし尿処理汚泥から選ばれた少なくとも１つであることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の堆肥は次の工程で製造され、密閉型発酵乾燥装置から取り出された有機資材は、発酵および乾燥前の堆肥原料の強熱減量の値をＡ質量％、発酵および乾燥後の同強熱減量の値をＢ質量％としたとき、［Ａ−Ｂ］の値が５質量％を超え３０質量％以下であることを特徴とする。
（１）上記密閉型発酵乾燥装置に、該装置の内容積に対して１０〜２０％の空間を残して、堆肥原料を投入する工程、
（２）上記堆肥原料を所定条件下で発酵および乾燥する工程、
（３）上記発酵および乾燥された有機資材の一部を上記密閉型発酵乾燥装置から取り出す工程、
（４）上記密閉型発酵乾燥装置内に残った有機資材に新たな堆肥原料を投入した後、発酵および乾燥する工程、
（５）上記密閉型発酵乾燥装置から取り出された有機資材を造粒する工程。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の堆肥は、強熱減量を所定の値まで減少するように、密閉型発酵乾燥装置を用いて処理した堆肥であるので、有機物分解量を最適に保つことができ、植物の発芽率などの肥料効果に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】コマツナ発芽率の結果を示す図である。
【図２】密閉型発酵乾燥装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
家畜排泄物、食品廃棄物等の処理は、含まれている有機物を可能な限り発酵・分解させる方式が一般的である。しかしながら、密閉型発酵乾燥装置を用いて、有機物の発酵を所定の範囲に抑えることにより、肥料効果がより向上することが見出された。本発明はこのような知見に基づくものである。
【００１７】
本発明の堆肥となる原料は、有機質成分を多く含む有機性廃棄物である。有機性廃棄物としては、家畜排泄物、食品廃棄物、下水汚泥、浄化槽汚泥、もしくはし尿処理汚泥、またはこれらの混合物である。
有機性廃棄物における有機質成分の有無は強熱減量で表される。強熱減量は肥料分析法（農林水産省農業環境技術研究所法、１９９２年）の３．２．１強熱灰化法により測定される値であり、有機物の含有量を表している。本発明における原料としては、強熱減量が少なくとも７０質量％以上、好ましくは７５質量％以上あることが好ましい。７０質量％未満では有機質成分が少なくなり肥料効果が小さくなる。
【００１８】
そのような堆肥原料を列挙すれば、家畜排泄物として、鶏糞、豚糞、牛糞、馬糞等が挙げられ、食品廃棄物として、食品製造・加工段階での廃棄物、流通段階での売れ残り、消費段階での調理屑や生ごみ等が挙げられ、また、下水汚泥、浄化槽汚泥、し尿処理汚泥等が挙げられる。これらの中で密閉型発酵乾燥装置を用いて堆肥化が容易な鶏糞、豚糞、牛糞が好ましい堆肥原料である。
【００１９】
本発明に使用できる密閉型発酵乾燥装置としては、投入される堆肥原料の強熱減量を５〜３０％減少させて有機資材とすることができる装置であれば使用できる。好ましくは発酵と乾燥を同時に行ないながら堆肥原料に含まれている有機物を分解させることができる装置である。発酵と乾燥を同時に行なうために、特に、複数の撹拌翼を有し、この撹拌翼の翼部分に外気導入用の通気孔を設けることが好ましい。複数の撹拌翼は、密閉することができる円筒形状の発酵槽内に立設された回転軸の回転軸周りに多段に設けられ、最下段の撹拌翼が中空とされたうえで発酵槽内に空気を送り込む通気孔が設けられていることが好ましい。
【００２０】
このような密閉型発酵乾燥装置（コンポ）の一例を図２に基づいて説明する。図２は密閉型発酵乾燥装置の構成を模式的に示す縦断面図である。図２に示すように、密閉型発酵乾燥装置１は、縦型円筒形状の発酵槽２と、発酵槽２内に縦方向に設けられた回転軸３と、回転軸３周りに固定された複数枚の撹拌翼４と、発酵槽２内に外気を送るための送気手段６とを備えてなる。最下段の中空形状の撹拌翼は、その翼部分の下部に通気孔４ａを有する。送気手段６から送られる外気は、回転軸３内に設けられた配管６ａを介して、通気孔４ａより発酵槽２に導入される。撹拌翼４は、発酵槽２内において回転軸３の下部から上部にかけて所定間隔で離間して複数段の位置で、各段に少なくとも１枚以上設けられている。また、撹拌翼４の形状は、回転軸３から発酵槽２の内壁側に向けて直線的に延設されたピッチドパドル形状であり、その回転方向前側に傾斜面を有している。
【００２１】
発酵槽２は、金属製外層と断熱層とを有する断熱容器であり、かつ、通気孔から導入される以外の外気とは接触しにくい気密性容器である。また、発酵槽２の上部に堆肥原料の投入口２ａと、ガス等の排気口２ｃとを有し、底部に有機資材の取出口２ｂを有する。これらの各開口部には、発酵槽の気密性（密閉性）を確保するための開閉可能な蓋などが設けられている。発酵槽２の下方に機械室５が設けられ、該機械室内に回転軸３の駆動手段８と、上述の送気手段６とが設けられている。また、送気手段６から送られる外気を必要に応じて加温するためのヒータ７が設けられている。
【００２２】
堆肥原料は、発酵および乾燥前の堆肥原料の強熱減量の値をＡ質量％、発酵および乾燥後の同強熱減量の値をＢ質量％としたとき、［Ａ−Ｂ］の値が５質量％を超え３０質量％以下、好ましくは５質量％を超え２０質量％以下、さらに好ましくは５質量％を超え１５質量％以下の範囲になるまで、発酵させながら乾燥することで、有機物の含有量が調整された有機資材となる。上記［Ａ−Ｂ］の値を５質量％を超え３０質量％以下とすることにより、肥料効果を上げる、例えばコマツナの発芽率を向上させることができる。
【００２３】
上記有機資材は、有機物の含有量が調整された有機資材単独でも造粒して堆肥とすることができる。なお、この有機資材に化学肥料を混合することにより、堆肥原料の相違による肥料効果の欠如を補うことができる。
【００２４】
有機資材は水分率が３０〜５０質量％となるまで乾燥した後、造粒する。水分率をこの範囲とすることにより、造粒装置での造粒が容易になる。造粒は、タブレッティング法やロールプレス法などの圧縮造粒法、転動造粒法、押出造粒法等が挙げられる。
【００２５】
造粒された粒子は直径が４〜６ｍｍが好ましい。この範囲とすることにより、支障なく機械による施肥が可能となる。
【００２６】
上記造粒された堆肥は水分率を５〜１５質量％に調整する。水分調整は乾燥機を用いて行なうことができる。
【００２７】
上記堆肥は以下の方法で製造できる。
（１）まず、上記密閉型発酵乾燥装置に、該装置の内容積に対して１０〜２０％の空間を残して、堆肥原料を投入する。１０〜２０％の空間を残して堆肥原料を投入することにより、堆肥原料の撹拌が十分になされるため、発酵および乾燥が効率よくなされる。
【００２８】
（２）上記堆肥原料を所定条件下で発酵および乾燥する。
密閉型発酵乾燥装置の運転方法には、「バッチ運転」と「連続運転」との２つの方法がある。
（ａ）「バッチ運転」の場合、堆肥原料を密閉型発酵乾燥装置に投入して、５日間程度発酵および乾燥する。この５日間は、取り出しも投入も行なわない。その後、３０質量％程度の発酵および乾燥された有機資材を装置内に残して、残りの７０質量％程度の有機資材を取り出す。取り出された有機資材は次の工程で造粒される。密閉型発酵乾燥装置内に残された有機資材は、新たな堆肥原料と共に撹拌されながら５日間程度発酵および乾燥されて有機資材となる。
（ｂ）「連続運転」の場合、堆肥原料を密閉型発酵乾燥装置に投入して、２４時間発酵および乾燥して、運転開始２４時間後に２０質量％程度の有機資材を取り出す。その後取り出した分を堆肥原料として投入する。このように、２４時間サイクルで原料投入と有機資材取り出しを繰り返す。
【００２９】
なお、「バッチ運転」または「連続運転」の場合であっても、密閉型発酵乾燥装置を最初に使用するときは、発酵されてこの装置から取り出された前回の有機資材を堆肥原料の３０質量％程度予め投入しておくことが好ましい。順養化された発酵菌を使用するためである。
【００３０】
密閉型発酵乾燥装置内において、最下段の撹拌翼の通気孔から外気が導入されながら撹拌される。撹拌翼の回転数は、原料の水分量を３５質量％未満になるように、通常１回転あたり４０〜６０分に調整される。また、必要に応じて、回転と停止を繰り返す。撹拌翼の回転数が遅すぎる場合、または早すぎる場合は内容物の水分量が３５質量％以上になり、発酵不良となる。また、３５質量％以上の場合、密閉型発酵乾燥装置から取り出すことが困難になる。通気量は、通常容器容積１ｍ３当たり、０．１５ｍ３／分程度とする。該通気は処理期間中継続して行なう。
【００３１】
図２に示すような密閉型発酵乾燥装置１を用い、発酵槽２上部の投入口２ａから堆肥原料を投入して、上記運転条件で発酵・乾燥後に、有機資材として発酵槽底部の取出口２ｂから取り出す。また、最下段の撹拌翼の通気孔４ａから発酵槽内に導入された外気は、原料中を通過しながら上方へ流れ、原料より生じたガスや水蒸気とともに排気口２ｃから排気される。
【００３２】
密閉型発酵乾燥装置内から取り出される有機資材は、発酵および乾燥前の堆肥原料の強熱減量の値をＡ質量％、発酵および乾燥後の同強熱減量の値をＢ質量％としたとき、［Ａ−Ｂ］の値が５質量％を超え３０質量％以下である。取り出された有機資材を造粒することで堆肥が得られる。
【００３３】
本発明の堆肥は、上記範囲に発酵割合を調整することで窒素成分量、肥料効果を向上させているので、元肥、追肥用途に好ましく適用できる。
【実施例】
【００３４】
実施例１〜実施例５、比較例１および比較例２
採卵鶏糞４ｔを内容積１８ｍ３の縦型の密閉型発酵乾燥装置（図２参照）にバッチ投入した。撹拌翼の回転を１回転あたり４０〜６０分に調整し、通気量を内容積１ｍ３当たり０．１５ｍ３／分程度として運転し、一定時間毎に密閉型発酵乾燥装置から内容物を抜き出し、強熱減量を測定した。発酵時間が増加するに従い発酵が進み、強熱減量が減少した。なお、内容物の水分量は３５質量％未満であった。密閉型発酵乾燥装置から抜き出した有機資材を押出造粒装置を用いて、直径約５ｍｍの粒子に造粒して堆肥を得た。得られた堆肥を以下の試験によるコマツナ発芽率で評価した。結果を表１および図１に示す。
【００３５】
コマツナ発芽率試験：
１／１０，０００アールのノイバウエルポットを用いて、１鉢にコマツナの種子２０粒播種した。供試用堆肥は同一の窒素成分量（１００ｍｇ／ポット）となるように堆肥の施用量を調整した。生育阻害物質は播種後の早い段階で影響を及ぼすため、２０粒播種後２日目の発芽率を測定した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
実施例６〜実施例９、比較例３
堆肥原料として、実施例６は乳牛糞を、実施例７は飼育豚糞を、実施例８は生ごみを、実施例９は浄化槽汚泥を、それぞれ準備して、実施例１と同様にして堆肥を得た。密閉型発酵乾燥装置内に投入された堆肥原料の水分量は３５質量％未満にした。得られた堆肥を実施例１と同様にコマツナ発芽率で評価した。結果を表２に示す。なお、比較例３は高度化成肥料を用いた例である。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
表１、表２および図１に示すように、実施例１〜９は、比較例１〜２に比べてコマツナの発芽率に優れ、また比較例３に示す高度化成肥料に近い施肥効果を示した。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の堆肥は、畜産経営体から排出される家畜排泄物、または、食品産業事業所などから排出される食品廃棄物等を原料とするので、排出される廃棄物を減少できる。また、植物の発芽率などの肥料効果に優れるので、農業分野に利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  密閉型発酵乾燥装置
２  発酵槽
３  回転軸
４  撹拌翼
５  機械室
６  送気手段
７  ヒータ
８  駆動手段
【図１】
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【図２】
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