(57)【要約】【課題】生ゴミ、畜産廃棄物、水産廃棄物等の有機性廃棄物を、悪臭を発生することなく高速で堆肥化して、高品質の農業資材を製造する方法を提供する。【解決手段】有機性廃棄物に、ペーパースラッジ焼却灰、石炭焼却灰及びこれらの混合物でなる群から選ばれる無機性廃棄物を添加し、得られた混合物を、空気の存在下、所定温度に維持して攪拌し、無機性廃棄物を触媒として生ずる酸素ラジカル種によって、有機物をラジカル分解して堆肥化する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ゴミ、畜産廃棄物、水産廃棄物等の有機性廃棄物を、高速で、かつ悪臭を発生することなく堆肥化して、肥料、土壌改良剤等として利用される農業資材を製造する方法において、前記有機性廃棄物に、ペーパースラッジ焼却灰、石炭燃焼灰及びこれらの混合物でなる群から選ばれる無機性廃棄物を添加し、得られた混合物を、空気の存在下、温度を３０〜９０℃に維持しながら攪拌することによって、前記有機性廃棄物を分解することを特徴とする農業資材の製法。
【請求項２】
有機性廃棄物に、該有機性廃棄物１Ｋｇ当たり少なくとも０．２Ｋｇの割合で無機性廃棄物を添加する請求項１記載の製法。
【請求項３】
有機性廃棄物と無機性廃棄物との混合物の撹拌を、温度４０〜６５℃に維持しながら行う請求項１又は２記載の製法。
【請求項４】
有機性廃棄物と無機性廃棄物との混合物の撹拌を、空気に加えて、オゾンを供給しながら行う請求項１〜３のいずれかに記載の製法。
【請求項５】
有機性廃棄物の分解終了後、通気することによって、分解生成物を乾燥させる請求項１〜４のいずれか記載の製法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載の製法によって製造された農業資材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミ、畜産廃棄物、水産廃棄物等の有機性廃棄物を高速で堆肥化して、肥料、土壌改良剤等として利用される高品質の農業資材を製造する方法及びこれにより得られた高品質の農業資材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭、商店、工場等から排出される生ゴミは、一般廃棄物として回収され、多くは焼却によって処分されたり、埋立処分されている。生ゴミに関して、現在のところ、家庭向けの小型堆肥化装置の普及及びＥＭと称される有効微生物群の普及によって、家庭の庭、菜園等での使用を目的として堆肥化されているとはいえ、その量は極微量である。
【０００３】
畜産に伴う牛、豚、鶏等の動物の排泄物等の畜産廃棄物については、大部分、微生物による発酵によって堆肥化されている。一方、水産加工業に伴う魚の内蔵等の水産廃棄物については、大部分は焼却によって処分され、一部は、堆肥化によって処分されている。
【０００４】
また、製紙工業から多量排出されるペーパースラッジは、大部分が焼却によって減量されているが、その焼却灰が産業廃棄物となり、処分が問題となっている。さらに、産業廃棄物の１つとして、火力発電所から排出される石炭の燃焼灰がある。
【０００５】
このような灰は、一部は、セメント、レンガ等の製造に利用されているものの、大部分は再利用されず、処分されているのが現状である。
【０００６】
生ゴミ、水産及び畜産廃棄物等の有機性廃棄物の堆肥化は、従来、微生物による分解を利用した処理方法によって一般的に行われてきたことがよく知られている。このような処理方法では、有機性廃棄物の分解速度が遅い（２〜６ヶ月を必要とする）と共に、パイル化して熟成を行うため、広い作業面積を必要とする、重機による切り返し作業を必要とするため手間がかかる、悪臭が発生するという問題点がある。
【０００７】
微生物による分解を介した有機性廃棄物の処理に関する上記問題点を解消するため、各種の方法が提案されている。
【０００８】
例えば、有機性廃棄物に植物性スラッジを添加し、必要に応じて、スラッジ焼却灰、凝集剤、ｐＨ調製剤を混合して発酵用調整廃棄物を調製し、この発酵用調整廃棄物を、発酵槽において、適度の暖かい温度と、豊富な空気とを下から吹き上げて供給しつづけて水分調整し、発酵槽内の発酵が活性化しやすい状態を維持して発酵させることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
さらに、微生物による分解以外の分解手段による生ゴミ等の有機性廃棄物の処理方法も知られている。
【００１０】
例えば、分解剤としてＦｅＳＯ４、Ｆｅ２＋保持剤としてＭｇＳＯ４を含有し、ＦｅＳＯ４が２０〜４０重量％、ＭｇＳＯ４が２〜１０重量％、残部がＨ２Ｏである糞尿処理液が知られている（特許文献２参照）。この糞尿処理液では、Ｆｅ２＋→Ｆｅ３＋＋ｅ−の酸化化反応を利用して、有機物を還元分解すると共に、脱臭効果を発揮させている。
【００１１】
硫酸第一鉄及び硫酸マグネシウムを主成分とし、塩化第二鉄を添加した液状又は固状の生ゴミ土壌化処理剤と粘土質鉱物との混合物に生ゴミを混合し、適量の水を加え、約６０〜８０℃の温度に保って１６〜３０時間加熱攪拌することにより、生ゴミを堆肥化して有効成分を粘土質鉱物に付着させて土壌様の堆肥とする生ゴミの土壌化処理方法も知られている（特許文献３参照）。
【００１２】
さらに、有機性廃棄物とゼオライトとを混合、攪拌し、得られた混合物に硫酸第一鉄を加えて、混合、攪拌し、さらに、得られた混合物に硫酸マグネシウムを加えて、混合、攪拌し、このようにして得られた混合物を放置することによって、ゼオライトに肥料成分を付着させて粉末状の肥料とすることからなる有機性廃棄物を肥料化する処理方法もある（特許文献４参照）。
【００１３】
微生物による発酵分解以外の手段による生ゴミ等の有機性廃棄物の処理方法の１つとして、粘土・Ｆｅ錯体を使用する化学反応を利用する方法も提案されている（非特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
特開平６−３４５５７５号公報
【特許文献２】
特公昭５９−２４１１３号公報
【特許文献３】
特開２０００−６１４２７号公報
【特許文献４】
特開２００１−１５８６８４号公報
【非特許文献１】
活性型粘土−鉄錯体の循環農業への応用：北海道大学先端科学技術共同研究センター業績集，Ｖｏｌ．１，  １１９−１２４（１９９９）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前記文献「活性型粘土−鉄錯体の循環農業への応用」には、下記の事項が記載されている：
−「活性型粘土−Ｆｅ錯体」が、「鉄−フタロシアニン錯体」と同様に、酸素分子から「活性酸素」を生成し、この「活性酸素」の高い反応性のため、有機物をラジカル化して、分解する；及び
−この一連の有機性廃棄物のラジカル分解反応は、下記の分解機構で表される。
分解機構
【化１】
2004359530.tif 000002
【００１６】
発明者らは、これまで、大部分が再利用されることなく廃棄されていたペーパースラッジ焼却灰及び石炭燃焼灰が、上記の「活性型粘土−Ｆｅ錯体」の機能と同様の機能を有することを新たに見出した。
【００１７】
この知見に基づき、本発明は、生ゴミ、畜産廃棄物、水産廃棄物等の有機性廃棄物を、高速で、かつ悪臭を生ずることなく堆肥化して、肥料、土壌改良剤等として利用される高品質の農業資材を製造する方法及びその方法によって製造された農業資材を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記目的は、次のようにして達成される。
（１）生ゴミ、畜産廃棄物、水産廃棄物等の有機性廃棄物を、高速で、かつ悪臭を発生することなく堆肥化して、肥料、土壌改良剤等として利用される高品質農業資材を製造する方法において、前記有機性廃棄物に、ペーパースラッジ焼却灰、石炭燃焼灰及びこれらの混合物でなる群から選ばれる無機性廃棄物を添加し、得られた混合物を、空気の存在下、温度を３０〜９０℃に維持しながら、攪拌することによって、前記有機性廃棄物を分解する。
（２）上記（１）項において、有機性廃棄物に、該有機性廃棄物１Ｋｇ当たり少なくとも０．２Ｋｇの割合で無機性廃棄物を添加する。
（３）上記（１）又は（２）項において、有機性廃棄物と無機性廃棄物との混合物の撹拌を、温度４０〜６５℃に維持しながら行う。
（４）上記（１）〜（３）項のいすれかにおいて、有機性廃棄物と無機性廃棄物との混合物の撹拌を、空気に加えて、オゾンを供給しながら行う。
（５）上記（１）〜（４）項のいずれかにおいて、有機性廃棄物の分解終了後、通気することによって、分解生成物を乾燥させる。
（６）上記（１）〜（５）項のいずれかに記載の方法によって農業資材を製造する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
ペーパースラッジ焼却灰及び石炭燃焼灰は、一般に、８０〜９９質量％の灰分を含有し、灰分は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳＯ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＴｉＯ２、その他の金属酸化物からなる組成を有する。灰分の構造自体は定かではないが、上記の活性型「粘土・Ｆｅ錯体」と同様の構造を有するものと考えられる。
【００２０】
本発明の方法の実施に当たり、反応器に装入する前に、有機性廃棄物を無機性廃棄物と混合する。無機性廃棄物の混合割合は、有機性廃棄物１Ｋｇ当たり少なくとも０．２Ｋｇ、好ましくは、少なくとも０．５Ｋｇである。上限は、ペーパースラッジ焼却灰及び石炭燃焼灰が産業廃棄物であることを考慮すれば、分解反応の妨げにならない限り、無制限であってもよいが、一般に、１Ｋｇ未満である。
【００２１】
ペーパースラッジ焼却灰、石炭燃焼灰又はこれらの混合物の混合割合が、有機性廃棄物１Ｋｇ当たり０．２Ｋｇ未満では、有機性廃棄物の分解反応が迅速に進行しない。
【００２２】
有機性廃棄物と無機性廃棄物とを混合した後、得られた混合物について、水分の調節を行う。混合物の水分含量は、一般に、４０〜８０質量％、好ましくは、５５〜６５質量％である。有機性廃棄物の分解反応では、水に溶解している酸素が活性化されるという理由から水分の存在は必須であが、水分含量が４０質量％未満では、反応系が乾燥しすぎて、分解が進行せず、また、８０質量％より大では、水分が多すぎて、反応器から排出される製品が湿潤しすぎており、次行程での乾燥処理において高温及び長時間の処理が必要となる。
【００２３】
このようにしてペーパースラッジ焼却灰、石炭燃焼灰又はこれらの混合物を添加した有機性廃棄物を、攪拌機を備えた反応器に装入する。反応器は、さらに、反応器内部において有機性廃棄物の混合物を外部から加熱し、その温度を保持するための加熱保温装置を備えている。また、分解反応には、酸素の存在が必須であり、空気又は酸素の供給手段が設置してある。
【００２４】
酸素又は空気以外に、オゾンの存在は、活性酸素の発生源であるため、有機性廃棄物の分解には有効であり、反応器にオゾン供給手段を設けてもよい。
【００２５】
空気の供給量は、有機性廃棄物の混合物１Ｋｇ当たり、一般に、１０〜５００Ｌ／分好ましくは  ５０〜１００Ｌ／分である。１０Ｌ／分未満では、水に溶解する酸素量が少なく、５００Ｌ／分より大では、反応混合物の温度を下げ、乾燥させすぎて分解反応を阻害することとなる。
【００２６】
反応時間は、温度、撹拌速度、空間密度等の反応条件に左右されるが、一般に、少なくとも２４時間であり、これにより、有機性廃棄物の分解反応が完了する。
【００２７】
ついで、ラジカル反応によって分解された有機性廃棄物について、反応器内に空気を供給して最終的に乾燥処理を行う。
【００２８】
このようにして得られた堆肥製品は、サラサラした粒状であり、ほぼ無臭である。
【００２９】
有機性廃棄物のラジカル分解反応は、バッチ式又は連続式のいずれの様式においても実施されるが、バッチ式反応器の１例を図１に示す。
【００３０】
このバッチ式反応器（１）は、両端で閉じられた横方向で長手の円筒状である反応器本体（２）からなる。反応器本体の一方の端部の上方部分には原料の装入口（３）が、他端の下方部分には分解生成物の取出口（４）が設けてある。さらに、反応器本体には、その中心軸方向に伸びる回転軸（５）が設置されており、この回転軸には、複数枚の撹拌羽根（６）が取り付けてあり、回転軸（５）の一端に取り付けられた駆動装置（７）によって回転軸（５）が回転される際、反応器本体内に装入された原料を攪拌する。
【００３１】
また、反応器本体の外周には加熱ジャケット（８）が設けてあり、この加熱ジャケットは、外部に設けられた加熱熱源（図示していない）と連通しており、熱媒が加熱ジャケット（８）と加熱熱源との間を循環して、反応器本体内の原料を所定温度に加熱維持する。
【００３２】
この反応器には、図示していないが、反応器本体内の温度を測定する温度計が設けられており、測定された温度に基づいて、反応器本体内の温度を所定値に維持するように加熱熱源を制御する加熱温度制御手段（図示していない）が設けられている。
【００３３】
反応に際しては、予め、反応器（１）の外部において、有機性廃棄物に所定量の無機性廃棄物を混合し、水分を調節した後、得られた有機性廃棄物の混合物を、装入口（３）の上方から、ホッパ等の投入手段（図示していない）を介して、所定の量で反応器本体（２）内に装入する。反応器本体内では、装入された混合物は、回転軸（５）に取り付けられた撹拌羽根（６）によって攪拌されると共に、加熱ジャケット（８）を介して所定の温度に加熱される。撹拌の間、装入口（３）及び通気口（９）は、常時開放されており、通気可能な状態にある。必要であれば、通気口（９）に、さらに、脱臭装置や、集塵装置等を設置してもよい。また、分解生成物の取出口（４）は、撹拌の間、例えば、蓋によって閉じられている。
【００３４】
装入された原料混合物は、空気の存在下、所定温度、例えば６０℃に維持されると共に、攪拌される。この間に、無機性廃棄物が触媒となって、上記分解機構Ｉで表されるラジカル連鎖反応が生じ、有機性廃棄物がラジカル分解されて堆肥化される。
【００３５】
反応終了後、反応器本体内に空気を供給して乾燥を行い、その後、取出口（４）の蓋を開いて、分解生成物を排出する。
【００３６】
次に、本発明の方法の実施に関する好適な具体例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
【００３７】
【実施例１】
牛糞（含水率８４％）１０Ｋｇに、ペーパースラッジ焼却灰（含水率１５．７％）５Ｋｇを添加し、さらに水２Ｋｇを添加して、混合物の水分を調節した。このようにして、予め調製した牛糞−ペーパースラッジ焼却灰混合物の全量を、図１に示すバッチ式反応器に装入した。反応器内の温度を４０〜５０℃の範囲内に維持しながら、空気の存在下、装入した原料混合物を回転速度２ｒｐｍで４８時間攪拌、処理した。
ついで、反応器内に、温度６０℃の温風を供給して、得られた有機性廃棄物の分解生成物を乾燥させた。その後、分解生成物を反応器から取出した。
得られた生成物は、臭いはなく、サラサラした粒状の性状を有しており、その組成に関して定量分析を行ったところ、下記の表１に示す結果を示した。
比較のため、処理前の牛糞自体の定量分析の結果を表２に示す。
【００３８】
【表１】
2004359530.tif 000003
【００３９】
【表２】
2004359530.tif 000004
【００４０】
表１と表２との比較から、牛糞が本発明の処理によって、良好な堆肥に変化されたことが理解される。
得られ生成物について行った肥料取締法によるヒ素、カドミウム及び水銀の含有量（単位：ｍｇ／Ｋｇ風乾）の試験では、それぞれ、１．６９、０．９８及び０．０１未満の結果を示し、肥効成分等の試験では、銅１８３ｍｇ／Ｋｇ（風乾）、亜鉛３０９ｍｇ／Ｋｇ（風乾）及び有機物２３．９％（風乾）の結果を示した。これらの結果から、本発明の方法に従って得られた分解生成物が肥料として有効であることが明らかである。
【００４１】
【実施例２】
鶏糞（含水率７３％）１０Ｋｇに、ペーパースラッジ焼却灰（含水率１５％）５Ｋｇを添加し、さらに水２Ｋｇを添加して、混合物の水分を調節した。このようにして、予め調製した鶏糞−ペーパースラッジ焼却灰混合物の全量を、図１に示すバッチ式反応器に装入した。反応器内の温度を５０〜６５℃の範囲内に維持しながら、空気の存在下、装入した原料混合物を回転速度２ｒｐｍで４８時間攪拌、処理した。
ついで、反応器内に、温度６０℃の温風を供給して、得られた有機性廃棄物の分解生成物を乾燥させた。その後、分解生成物の反応器から取出した。
得られた生成物は、臭いはなく、サラサラした粒状の性状を有しており、その組成に関して定量分析を行ったところ、下記の表３に示す結果を示した。
比較のため、処理前の鶏糞自体の定量分析の結果を表４に示す。
【００４２】
【表３】
2004359530.tif 000005
【００４３】
【表４】
2004359530.tif 000006
【００４４】
表３と表４との比較から、鶏糞が本発明の処理によって、良好な堆肥に変化されたことが理解される。
得られ生成物について行った肥料取締法によるヒ素、カドミウム及び水銀の含有量（単位：ｍｇ／Ｋｇ風乾）の試験では、それぞれ、１．３３、１．００及び０．０１未満の結果を示し、肥効成分等の試験では、銅２０２ｍｇ／Ｋｇ（風乾）、亜鉛１９７ｍｇ／Ｋｇ（風乾）及び有機物２７．５％（風乾）の結果を示した。これらの結果から、本発明の方法に従って得られた分解生成物が肥料として有効であることが明らかである。
【００４５】
【実施例３】
原料の有機性廃棄物として、牛糞（含水率８６％）５Ｋｇ及び鶏糞（含水率６８％）５Ｋｇの混合物を使用し、無機性廃棄物としてペーパースラッジ焼却灰（含水率１５％）５Ｋｇを使用して、実施例１と同様の操作を行って、牛糞及び鶏糞を同時にラジカル分解させた。
実施例１と同様の性状及び組成を有する分解生成物が得られた。
【００４６】
【実施例４及び５】
実施例１及び２と同様にして、ただし、ペーパースラッジ焼却灰の代わりに、石炭燃焼灰（含水率２０．０％）５Ｋｇを使用し、それぞれ、牛糞及び鶏糞のラジカル分解処理を行った。
それぞれ、実施例１及び２と同様の性状及び組成を有する分解生成物が得られた。
【００４７】
【実施例６】
無機性廃棄物として、ペーパースラッジ焼却灰（含水率１７．５％）５Ｋｇ及び石炭燃焼灰（含水率２５．５％）５Ｋｇの混合物を使用し、牛糞（含水率６７％）１６Ｋｇに混合して、実施例１と同様に処理した。
実施例１と同様の性状及び組成を有する分解生成物が得られた。
【００４８】
【実施例７】
原料の有機性廃棄物として、一般家庭から排出された厨芥（含水率７０％）１０Ｋｇを使用して、実施例１と同様に処理した。
実施例１と同様の性状及び組成を有する分解生成物が得られた。
無機性廃棄物として、ペーパースラッジ焼却灰の代わりに、石炭燃焼灰又はペーパースラッジ焼却灰及び石炭燃焼灰の混合物を使用する場合にも全く同様の結果が得られた。
【００４９】
【実施例８】
原料の有機性廃棄物として、水産加工工場から集めた魚芥（含水率５２％）１０Ｋｇを使用して、実施例１と同様に処理した。
実施例１と同様の性状及び組成を有する分解生成物が得られた。
無機性廃棄物として、ペーパースラッジ焼却灰の代わりに、石炭燃焼灰又はペーパースラッジ焼却灰及び石炭燃焼灰を使用する場合にも全く同様の結果が得られた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、活性型「粘土・Ｆｅ錯体」を使用して行われている有機性廃棄物の堆肥化に関し、この「粘土・Ｆｅ錯体」の代用物として、従来は再使用されることなく、産業廃棄物として処分されていたペーパースラッジ焼却灰及び石炭燃焼灰を使用することができる。従って、本発明は、産業廃棄物の新たな用途を提供するものであり、廃棄物の処理の分野において極めて重要な効果を提供できる。
本発明の方法は、上記生ゴミ、畜産廃棄物及び水産廃棄物の有機性廃棄物だけでなく、下水道処理において排出される活性汚泥の処理にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の実施に使用できるバッチ式反応器の１具体例の横断面図である。
【符号の説明】
（１）反応器
（２）反応器本体
（３）装入口
（４）取出口
（５）回転軸
（６）撹拌羽根
（７）駆動装置
（８）加熱ジャケット
（９）加熱熱源
【図１】
2004359530.tif 000007