(57)【要約】【課題】焼却処分されている未利用有機資源である生ゴミの生物分解を制御する事により土壌改良材としての再生を計り、更に、埋立廃棄処分されている浚渫土、浄水場脱水ケーキ等の土壌成分と組み合わせ植生基盤造成材料とする。【解決手段】破砕された生ゴミに微生物活動抑制剤及び吸水材を加えてなる土壌改良材及び該土壌改良材と土壌成分を含む植生基盤造成材料。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
破砕された生ゴミに微生物活動抑制剤及び吸水材を加えてなる土壌改良材。
【請求項２】
生ゴミが１〜３０ｍｍに破砕されていることを特徴とする、請求項１記載の土壌改良材。
【請求項３】
微生物活動抑制剤が消石灰からなり、そして吸水材が樹木樹皮、ペーパースラッジ灰、フライアッシュ、粘土類及び高分子吸水ゲルからなる群より選ばれる材料であるか又は前記材料の２種以上の組み合わせからなることを特徴とする、請求項１又は２記載の土壌改良材。
【請求項４】
破砕された生ゴミに微生物活動抑制剤、吸水材を混合してなる土壌改良材の含水率が５０質量％以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の土壌改良材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の土壌改良材と、土壌成分とを含む植生基盤造成材料。
【請求項６】
前記土壌成分は、河川、港湾もしくはダム湖の浚渫土、浄水場もしくは下水処理場より発生する汚泥ケーキ、黒ボク土もしくはマサ土からなる天然土壌、又は、かかる土壌成分の組み合わせを含む、請求項５記載の植生基盤造成材料。
【請求項７】
前記土壌改良材と混合される土壌成分は、シルト成分１０〜４０質量％及び粘土成分１０〜５０質量％を含むことを特徴とする請求項５又は６記載の植生基盤造成材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
再生、リサイクルが渇望されている生ゴミを土壌改良材として活用し、さらに該土壌改良材と、これも利用方法の開発が緊急である浚渫土などの未活用堆積土壌とを混合し、植生基盤造成材料を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生ゴミは国内では処理の困難性等のため一部、堆肥化、メタン発酵処理等して再利用される以外、大部分が焼却処理されているのが現状であり、又河川、港湾などの浚渫土、浄水場、下水処理場より発生する脱水ケーキも有効活用法がなく埋め立てなどで処分される以外、処理に困っているのが実状である。
【０００３】
生ゴミは多量の資源を用いて、人々の生命維持、豊かで健康な生活のために供された残滓である。これらは見方をかえると、多大な資源が投入された、貴重な有機物である。ただ、現状では一部完熟堆肥化の後、有機肥料、土壌改良材として活用されたり、膨大な設備投資をしてメタン発酵を行いメタンガスとしてエネルギーとして回収されているものの、大部分が貴重な炭素資源をさらに投入して焼却処分され、二酸化炭素として大気中に放散されるのが現状である。
【０００４】
又、生ゴミは過去には、田畑に還元され地力を保持するために活用されていたが、都市化の進展と共に、人口が偏在するようになり、処理、運搬の煩雑さも加わり、活用されることが少なくなって来た。又、これらの要因に加わり、化学肥料の過施用も積み重なり、田畑の疲弊が進行し、その対策が希求されてきた。生ゴミを焼却処理等が必要な環境に対する負荷物として扱うことは、既に諸般の事情により困難となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、貴重な有機資源である生ゴミを土壌改良材として利用出来る形態に変性し、さらに、有用な土壌成分を多量に含有する浚渫土、脱水ケーキなどを組み合わせて、植生基盤造成材料として再利用出来る技術を開発することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
今回、本願の発明者は、生ゴミを簡単に土壌改良材として土壌に還元出来る方法を鋭意検討した結果、生ゴミ処理で問題となる、微小生物による分解及びそれに伴う臭気発生を低減する方法を検討し、微小生物活動による分解を抑制出来る方法を見出し本発明に至った。
【０００７】
本発明の１つの態様によると、破砕された生ゴミに微生物活動抑制剤及び吸水材を加えてなる土壌改良材が提供される。
本発明の別の態様によると、上記土壌改良材と、土壌成分とを含む植生基盤造成材料が提供される。
なお、本明細書中において、「微小生物」とは微小動物、細菌、糸状菌、放線菌等の微生物の総称であり、「微生物」とも称す。
【０００８】
【発明の実施の形態】
生ゴミ
本発明の土壌改良材は、生ゴミ、微生物活動抑制剤及び吸収材を含む。生ゴミは、貴重な有機資源であり、そして、微小生物により捕食、さらに好気性、嫌気性微生物によって分解されることで堆肥化して、土壌改良材として使用しうるものである。しかしながら、生ゴミの分解過程において、炭水化物、脂肪、蛋白質が分解し、カダベリン、アグマチン等ジアミン類、インドール、スカトール等のモノアミン酸、メルカプタン等のイオウ化合物、プロピオン酸、酪酸等に基づくガスによる悪臭を発生させる。通常、生ゴミは、速い速度で分解するので、悪臭を放ち、このため、生ゴミの有効利用が妨げられている。一方、生ゴミの分解が遅すぎると、堆肥化に時間がかかり、土壌改良材として利用できない。したがって、生ゴミの分解速度を適度な速度になるように制御することが重要である。
【０００９】
生ゴミの分解速度は、生ゴミの大きさ、即ち、微生物が取り付ける生ゴミの表面積を適度に調整することで制御されうる。このため、本発明では、生ゴミとしては予め破砕されたものと用いる。生ゴミを完全に破砕し、粉状とすると、当然、表面積は膨大となり、分解が短期間に進行し、悪臭を放つことが多い。一方、生ゴミの大きさが大きすぎると、表面積が小さいために分解速度が遅く、一定時間内に堆肥化せずに、生ゴミが元の形状を残したり、また、均一に分解が進行せずに腐熟して崩れたりする場合がある。また、生ゴミのサイズが大きすぎると、生ゴミの外観が残り、取り扱い時に不快感が生じることがある。このため、生ゴミの微生物分解性及び、微生物活動抑制剤や吸水材との混合の容易さも考慮すると、生ゴミは好ましくは１〜３０ｍｍに破砕され、さらに、望ましくは１０〜１５ｍｍに破砕されたものである。このようなサイズの生ゴミは、荒く破砕した後に、２０ｍｍ程度の篩いを通過させることで得ることができる。実際に、篩い通過物の大きさを測定したところ、概ね１０〜１５ｍｍを中心として、１〜３０ｍｍの範囲に分布していた。
【００１０】
微生物活動抑制剤
本発明の土壌改良材は、適度の大きさに破砕された生ゴミとともに、微生物活動抑制剤を含む。破砕された生ゴミはそのままでは高い分解性を有するが、微生物活動抑制剤はかかる生ゴミの分解速度を低減するように作用する。土壌改良材又はそれを含む植生基盤造成材料の実使用迄の保管期間は、改良材の作製後、最低１月間又はそれ以上が必要とされる。また、通説として新鮮な有機物を畑地などに多量に投入すると、微生物分解に帰因する窒素飢餓が発現すると言われているが、この窒素飢餓を防止するためには、生ゴミ有機物の分解を緩慢に進める必要がある。微生物活動抑制剤は、１ヶ月程度の保管期間には生ゴミの分解の進行を実質的に止めて悪臭の発生を防止し、その後、使用後には緩慢に分解して窒素飢餓を防止するように作用する。
【００１１】
微生物活動抑制剤としては、微生物の活動を抑制して、生ゴミの分解速度を低減するものであって、土壌改良材として含有したときに、植物などの生育に悪影響を及ぼさないものが選択されるべきである。微生物活動抑制材としては、従来から腐敗防止剤と呼ばれるような化合物や、汚泥の消毒剤として使用されているような化合物を用いることができ、例えば、消石灰や生石灰などのアルカリ資材を使用することができる。土壌改良材中の微生物活動抑制剤の含有量は、土壌改良材の保管期間に悪臭の発生を防止し、また、使用後に窒素飢餓を防止するような量であれば特に限定されない。例えば、微生物活動抑制剤が消石灰である場合には、生ゴミ１０００リットル（Ｌ）（生ゴミ破砕物５００リットル（Ｌ））あたりに１０〜１００ｋｇの量であることが望ましい。
【００１２】
吸水材
本発明の土壌改良材は、破砕された生ゴミ、微生物活動抑制剤とともに吸水材を含む。吸水材は、微生物活動抑制剤とともに生ゴミの分解速度を抑制するように作用し、さらに、生ゴミ中からしみだす水分を吸収して、土壌改良材の取り扱い性を良くする。
【００１３】
微生物の活動には水分が必須であることから、生ゴミの分解速度は生ゴミ破砕物の含水率によって影響を受ける。微生物の活動全体を抑制するためには、含水率は５質量％以下にすることが一般に必要とされているが、分解で臭気を発生する微生物の活動は含水率５０質量％以下にすることにより大幅に抑えられることが今回の研究で見出された。さらに、その効果は、検討した結果、４０質量％以下が最も望ましいことが判明した。したがって、吸水材は、土壌改良材中の生ゴミ破砕物中に含まれる水分を吸収することができる資材であって、例えば、フライアッシュ、ペーパースラッジ焼却灰、粘土類（例えば、ベントナイト、ゼオライト）、樹木樹皮、及び吸水性高分子ゲルが好適に使用される。また、生ゴミ中に多量の水が含有するときには、又は、吸水材の必要量を低減するためには、生ゴミの強制乾燥、風乾、圧搾脱水、遠心脱水等などの脱水方法を併用してもよい。吸水材の量は生ゴミ破砕物の質量を基準とした含水率が好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下である。
【００１４】
各吸水材の吸水能は大まかには以下のとおりである。５００ｐｐｍの塩化ナトリウムを含む食塩水を各吸水材に吸収させた場合、吸水材がフライアッシュである場合には１０ｇの吸水材あたりに５ｇの食塩水を吸収することができる（５ｇ／１０ｇ水）。ペーパースラッジ焼却灰では５ｇ／１０ｇ水、ベントナイトでは２０ｇ／１０ｇ水、ゼオライトでは１０ｇ／１０ｇ水、樹木樹皮では１ｇ／１０ｇ水、高分子吸水ゲルでは３０ｇ／１０ｇ水であった。吸水材は、土壌改良材中に単独で用いられても又は複数種の吸水材の組み合わせで用いられてもよい。土壌改良材中の吸水材の量は生ゴミの含水量によって変更されうるが、生ゴミ破砕物を含む混合物がサラサラし、湿感を与えない程度になるような量が望ましく、生ゴミ破砕物の質量を基準とした含水率が５０質量％以下であることが好ましく、４０質量％以下であることがより好ましい。
【００１５】
好適な土壌改良材の配合比
本発明の土壌改良材は上記の記載を基準に配合される。土壌改良材は、好ましくは、生ゴミと、消石灰及び吸水材（高分子吸水ゲルを除く）の混合物との配合比は、容量比で記載すると、生ゴミ１０００Ｌ（破砕後５００Ｌ）に対して消石灰及び吸水材混合物５００〜１５００Ｌである。生ゴミ破砕物の含水率によって変更されうるが、生ゴミ、微生物活動抑制剤（例えば、消石灰）及び吸水材の配合比は、概ね以下のとおりの配合比が好適である。
【００１６】
生ゴミ                    １０００Ｌ（破砕後５００Ｌ）
消石灰                    １０〜１００Ｋｇ（４０Ｋｇ）
フライアッシュ              ０〜１００Ｋｇ（６０Ｋｇ）
ペーパースラッジ灰          ０〜１００Ｋｇ（６０Ｋｇ）
ベントナイト                ０〜１００Ｋｇ（２０Ｋｇ）
ゼオライト                  ０〜１００Ｋｇ（２０Ｋｇ）
樹木樹皮                ３００〜４００Ｌ（４００Ｌ）
高分子吸収ゲル            ０〜１０Ｋｇ  （１Ｋｇ）
（  ）内は代表値
【００１７】
他の添加剤
梅雨時、夏場等の微生物の増殖に非常に好適な条件が整う時などは、土壌改良材は、さらに防腐剤を含むことができる。防腐剤としては、有機窒素硫黄系防腐剤、例えば、有機窒素硫黄系アモルデンＦＳ−１４Ｄ（大和化学製）、チアゾール系バイオデン−Ｓ（大和化学製）等の防腐防カビ剤を用いることができる。添加が必要と考えられる時、その添加量は季節、及び該土壌改良材の含水率等によるが、土壌改良材の重量を基準として、概ね０．０５〜０．５重量％添加される。また、上記のように微生物の増殖に好適な条件が整う時などには、消石灰などの微生物活動抑制剤を増量してよく、例えば消石灰１００ｋｇ／５００Ｌ生ゴミの量で土壌改良材を調製してよい。
【００１８】
植生基盤造成材料
河川、港湾、ダム湖の浚渫土、浄水場、下水処理場より発生する汚泥ケーキは、人工の構造物へ堆積したもの、又は排出されたもので、そのなかには、植物の生育に適した土壌成分を多量に含有している。これらの土壌は、現状、ほとんど再利用されること無く、埋め立て処分でやむなく処理されている。
【００１９】
本来、自然界においては、岩石などが風化により微細化し、そこに、菌類、地衣類、コケ類、藻類、草類等が次第に増殖し、その枯死したものが微小生物により分解、消化され、その微生物活動に伴う微生物からの分泌物、さらに微生物の死骸などが蓄積して、逐次、粘土、シルト、腐植有機物を主体とする肥沃な土壌となり、動植物の生育に適度な環境を形成し、ついには森林、樹海と言うような豊な自然が形成されていくという過程を経て豊かな環境が形成されている。
【００２０】
これらを岩石の風化を待たず、植物の生育に適した微細粒子、通常の土壌粒径組成でシルト（一般に、２〜２０μｍの粒径）、粘土（一般に、２μｍ以下の粒径）と称される成分を、例えば、シルト、粘土成分を多量に含有する浚渫土等より人為的に調達し、さらに、微生物活動による有機物の代換えとして、本発明の土壌改良材（生ゴミ変性物）を混合し、膨大な年月を必要とする自然の循環系を、大幅に短縮し、植物の生育に適した、恰も、森林土壌様の土壌を造成出来ることを見出した。
【００２１】
したがって、黒ボク土及びマサ土などの天然土壌のほか、河川、港湾もしくはダム湖の浚渫土、浄水場もしくは下水処理場より発生する汚泥ケーキ、或いは、それらの２種以上の組み合わせなどの土壌成分を本発明の土壌改良材で土壌改良を行うことで植生基盤造成材料を形成することができる。本発明の植生基盤造成材料は、好ましくは、粒径組成がシルト成分１０〜４０質量％、粘土成分１０〜５０質量％（好ましくは２０〜４０質量％）の組成を有する土壌成分と、生ゴミ破砕物と、微生物活動抑制剤と、吸水材とを含む混合物である。なお土壌成分は、通常、シルト成分、粘土成分の他、残部として細砂、疎砂および腐食酸等の有機分を含む。通常の野山、田畑に生息する微生物を含有している黒ボク土、マサ土等の天然土壌を浚渫土等に加える事により早期に自然な循環系が形成されるので、天然土壌と浚渫土との混合物は好ましい土壌成分である。
【００２２】
ただ、港湾等の浚渫土を用いる場合、港湾底に長期間堆積したものは、土壌の酸化還元雰囲気が還元状態に片寄っており、直ちに生育基盤材料として使用すると、硫化水素、硫化物、及び酸素不足の影響が懸念されるので、浚渫後一定期間、野積みし、場合によっては切り返しを行って、空気酸化を行い、酸化状態にして用いることが望ましい。
【００２３】
土壌成分と前記土壌改良材の混合比は、概ね土壌成分５００Ｌに対して、土壌改良材５００〜１０００Ｌであることが好ましい。
【００２４】
【実施例】
実施例１
イ．土壌改良材製造方法
以下の混合割合で混合し土壌改良材を作成した
生ゴミ                １００Ｌ
（破砕後５０Ｌ、中心径  １０〜１５ｍｍ）
消石灰                    ４Ｋｇ
フライアッシュ            ８Ｋｇ
ペーパースラッジ灰        ８Ｋｇ
樹木樹皮                ４０Ｌ
作成後の含水率          ３８％
ロ．評価１：腐敗速度（室内放置、１０月〜１１月）
試験方法
内容量２０Ｌ、縦５０ｃｍ、横３０ｃｍ、深さ１３ｃｍの下部がメッシュ状になっている育苗箱に厚さ１０ｃｍで上記の本発明による土壌改良材をつめ、室内放置し約１ｍ離れてその臭気を判定した。
2004263040.tif 000002
評価
官能試験
０：ほとんど不快臭なし
１：僅かに不快臭
２：若干不快臭あり
３：臭気明確にあり
４：相当な不快臭
５：耐え難い不快臭
以上のとおり、２月間の放置後も僅かに臭う程度であった。
【００２５】
ハ．評価２：発芽生育試験
作製
上記の配合の土壌改良材を、畑の土壌（黒ぼく土に富む）と１：３（容量比）で混合して植生基盤造成材料を形成し、イタリアンライグラスの生育試験を行った。
この植生基盤造成材料を、下層に川砂を敷いた１／２０００ａワグネルポットに１０ｃｍの厚さに充填し、イタリアンライグラスの種子１００粒を播種し、室外に放置し、毎朝散水した。土壌改良材を混合しない、畑土を同条件下で対照として比較した。
【００２６】
2004263040.tif 000003
上記の結果から、本発明の土壌改良材は発芽障害や窒素飢餓を生じさせず、順調に発芽生育させるものであることが判明した。
【００２７】
実施例２及び比較例１〜３
実施例２
生ゴミ微細粉砕品（２ｍｍ篩い通過品）を用いた以外は実施例１と同様に土壌改良材を作製した。
【００２８】
比較例１
実施例１と同様に土壌改良材を作製したが、消石灰を含まなかった。
【００２９】
比較例２
実施例１と同様に土壌改良材を作製したが、吸水材を含まなかった。
【００３０】
比較例３
実施例１において用いた生ゴミ破砕物をのみのサンプルである。
【００３１】
評価
室内放置、季節  １０月〜１１月
試験方法は実施例１と同様に行った。
但し、臭気５に達したサンプルは直ちに廃棄した。
2004263040.tif 000004
官能試験の評価等級は実施例１における表と同一である。
以上のとおり、本発明に依らない場合、急速な腐敗が進行することが判明した。実施例２については、僅かに臭いが生じる程度で許容されるものである。
【００３２】
実施例３
１．植生基盤造成材料の製造
実施例１で作製した土壌改良材と港湾浚渫土とを１：１容量比で混合した。尚、港湾浚渫土であるので、塩分除去及び還元状態から酸化状態への変換のため、約１０トンの浚渫土を野積みし、約１月間屋外で風雨に曝したものを使用した。港湾浚渫土のシルト成分、粘土成分の含有量は各々、３５％、４２％であった。
２．発芽生育試験
作製した植生基盤造成材料を、下層に川砂を敷いた１／２０００ａワグネルポットに１０ｃｍの厚さに充填し、イタリアンライグラス、ヤマハギ種子を各々１００粒を播種し、室外に放置し、毎朝散水した。対照として、汎用植生基盤用土壌であるジェットソイル（（株）彩光）を用いた。
【００３３】
2004263040.tif 000005
発芽率は全く同等であった。又、生育状況も窒素飢餓等見られず順調に生育した。
さらに、土壌による臭気成分吸着、又は分解能によるのか、不快臭は全く無かった。
【００３４】
実施例４
実施例１で作製した土壌改良材と下記混合比の浄水場脱水ケーキ等の混合物を１：１容量比で混合して、本発明の植生基盤造成材料を形成した。使用した浄水場脱水ケーキ、下水処理場脱水ケーキは人為的に処理されたものであるため、比較的自然の土壌に生息する微生物が少ないと考えられたため、黒ぼく土などを添加・混合して使用した。
2004263040.tif 000006
発芽試験方法、及び評価は実施例３と同様とした。ただし、室外でなく１０〜３０℃の温室内で生育試験を行った。
【００３５】
2004263040.tif 000007
【００３６】
【発明の効果】
本発明によると、焼却処分されている未利用有機資源である生ゴミの生物分解を制御する事により土壌改良材として再生が可能になり、また、埋立廃棄処分されている浚渫土、浄水場脱水ケーキなどと組み合わせて植生基盤造成材料とすることができる。