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【発明の名称】 土壌・植物成育改良材
【発明者】 【氏名】村田 篤義

【要約】 【課題】

【解決手段】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機汚泥を略1ppm 以下の溶存酸素量下で曝気しながら分解処理した汚泥分解液を有効成分とする土壌・植物成育改良材。
【請求項2】
請求項1の土壌・植物成育改良材において、前記汚泥分解液の酸化還元電位が+100(OXIDATION-REDUCTON POTENTIAL,以下「ORP」と記す)以上であることを特徴とする土壌・植物成育改良材。
【請求項3】
請求項1又は請求項2の土壌・植物成育改良材において、米糠などの澱粉質の材料に前記汚泥分解液を添加して発酵した事を特徴とする土壌・植物成育改良材。
【請求項4】
請求項1又は請求項2の土壌・植物成育改良材において、炭に前記汚泥分解液を添加したことを特徴とする土壌・植物成育改良材。
【請求項5】
請求項1又は請求項2の土壌・植物成育改良材において、前記汚泥分解液に尿素を添加し植物や土壌に散布する事を特徴とする土壌・植物成育改良材
【請求項6】
請求項1又は請求項2の土壌・植物成育改良材において、畜産糞に前記汚泥分解液を混合攪拌低温醗酵したことを特徴とする土壌・植物改良材
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は土壌・植物成育改良材に関するものであり、減農薬でバイオを使う事を特徴とする農法に使用されるものである。
【背景技術】
【0002】
従来この種の有機肥料は製造するにあたって、畜産動物の糞等を高温醗酵していたため、完全に醗酵させると時間がかかる共に植物の栄養成分や土壌の改良成分である窒素系の有効成分が空気中に飛散してしまう。この防止策として醗酵を途中で停止して出荷させているのが常であった。
【0003】
【特許文献1】特開平05−171146号公報
【特許文献2】特開2003−313555号公報
【特許文献3】特開2003− 55081号公報
【特許文献4】特開2004−263040号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
かかる従来の有機肥料にあっては、醗酵が完全に行われていないため、施肥された後、圃場で二次醗酵が起こり、土中にアンモニアや硫化水素ガス体が放出され、植物の根を損傷する為に植物の成育に対して有効に働かなく成る恐れがあつた。
【0005】
この発明の課題は、かかる不都合を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を達成するために、発明者は鋭意研究した結果この発明を完成したものである。
【0007】
この発明に係る土壌・植物育成改良材は、有機汚泥を略1ppm 以下の溶存酸素量下で曝気しながら分解処理した汚泥分解液を有効成分とするものである。
【0008】
この場合の前記汚泥分解液の酸化還元電位を+100ORP以上とすることもできる。
【0009】
また、この場合、米糠に前記汚泥分解液を添加することによって醗酵を促進させる事もできる。
【0010】
また、炭(木炭,竹炭等)に前記汚泥分解液を添加する事もできる。炭の効果としては肥料分を長期保持並びに臭気の吸着及びPHの調整に対しての有効成分となる。
【0011】
また、尿素に前記汚泥分解液を添加する事もできる。
また、畜産糞に前記汚泥分解液を混合攪拌低温醗酵することもできる。
【発明の効果】
【0012】
この発明に係る土壌・植物成育改良材は上記のように構成されている。即ち、有機汚泥を略1ppm 以下の溶存酸素量下で曝気しながら分解処理した汚泥分解液を有効成分としているため、有機物を低温で醗酵させることができる結果、土中にアンモニアや硫化水素ガス体が放出されることはなく完全醗酵した状態で素材の持つ肥料分(エネルギー)を失うことなく植物成長改良材として、又土壌の改良材として役立つものである。
【0013】
よって、この土壌・植物成長改良材を使用すれば植物の根を損傷することはないために、植物の成育が対妨げられることはなく、この結果、表1及び図1〜9に示すように植物に対しての栄養効果は、従来のものに比して極めて顕著である。
【0014】
なお、この場合、前記汚泥分解液の酸化還元電位を+100RP以上とすれば、無臭にする事ができる。
【0015】
また、この場合、米糠等の澱粉質のものに前記汚泥分解液に米糠を添加すれば、米糠は、アンモニアや硫化水素ガス体を放出することはなく完全醗酵させれば、米糠をそのまま畑に与えたときよりも優れた米糠効果発揮することができる。
【0016】
炭に前記汚泥分解液を添加すれば、炭を作る過程で形成される空隙部に分解液が吸着される事から長期間肥料効果、脱臭効果を継続する事が出来る。又土壌の緩粒化が進みその結果として通気性、通水性が向上して根の発育が促進される結果植物全体の生育が良くなる。
【0017】
また、尿素に前記汚泥分解液を添加すれば、尿素はアンモニアや硫化水素ガス体を放出することはなく完全醗酵させれば、尿素をそのまま畑に与えたときよりも優れた尿素の効果を発揮することができる。この場合、液肥が植物の葉に付きやすくなり、微量の窒素成分を供給することができる。
【0018】
また、畜産糞(例えば、豚糞)に前記汚泥分解液を添加すれば、畜産糞はアンモニアや硫化水素ガス体を放出することはなく完全醗酵させれば、畜産糞をそのまま畑に与えたときよりも優れた畜産糞の肥料効果を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
この発明に係る土壌・植物成育改良材は、有機汚泥を略1ppm 以下の溶存酸素量下で曝気しながら分解処理した汚泥分解液の上澄液を約800〜1500倍に希釈したものを有効成分とする事に最も主要な特徴を有する。なお、希釈割合をこのように限定したのは、下記の表が示すように、約800倍未満であると植物の成長が止まり、約1500倍以上になると植物の弱い状態で茎が伸び過ぎてしまうからである。なお、観察においては、上澄み液を約1000倍に希釈し、すいかを植えつけて30日くらいから収穫までの間に2回前後散布した。
【0020】
表1
┌───┬─────────────────────────────┐
│ │ 上澄み液の希釈度 (倍) │
│ ├──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┤
│ │ 700│ 700│ 800│ 900│1000│ 200│1400│1500│1600│1700│
├───┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│すいか│ ×│ ×│ ○│ ○│ ○│ ○│ ○│ ○│ △│ △│
└───┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘
○ 正常な成長が見られる。
△ 茎が弱く伸び過ぎる。
× 成長が停止する。
【0021】
この土壌・植物成育改良材を、臭気は発生することなく、土中に害虫(甲虫の幼虫やかぶと虫の幼虫)が発生することは殆どなかった。このため、植物の根が損傷されることはないために、植物の成育が対妨げられることはなく、この結果、表2および図1〜9に示すように植物に対しての栄養効果は、従来のものに比して極めて顕著である。これは、この上澄液 を使用して土壌有機物を分解した際には、アンモニア臭や硫化水素ガスの臭いは全くせず、これらのガスが発生することはないからと解される。
この上済み液を散布しない場合と比較したのが下記の表である。
【0022】
表2
┌───┬────────────┬──────────────┐
│対象物│上澄み液を散布した │ 上澄み液を散布しない │
├───┼────────────┼──────────────┤
│とまと│ 通常の5倍の収穫量 │ 通常の収穫量 │
└───┴────────────┴──────────────┘
【0023】
なお、この場合、米糠に前記汚泥分解液を添加して酸化還元電位を+100ORP以上とすれば、無臭にする事ができる。無臭であるか否かは人間の嗅覚によって判断した。なお、前記汚泥分解液の酸化還元電位が+100ORP未満の場合には糞尿等の有機汚泥の臭いがする。
【0024】
また、この場合、前記希釈した上済み液を米糠に添加すれば、米糠は、アンモニアや硫化水素ガス体を放出することはなく完全醗酵される。そして、燐酸カリ肥料としての、植物の茎や根の成長を促進させ,果実等の甘みを増大させる。という効果を有する。米糠をそのまま施肥したときと比較したのが下記の表3である。米糠10kgに対して汚泥分解液の上澄み液の希釈液(塩素を含まない水、例えば、川水,池の水等が適する,水道水は適さない)によって約1000倍に希釈したもの)を1.8kg加えて発酵した物を使用した。
【0025】
表3
┌────┬─────────────┬──────────────┐
│ │ 上澄み液を添加して散布 │ 米糠そのまま散布 │
├────┼─────────────┼──────────────┤
│山芋 │ 根の部分が4本に分岐 │ 根の部分は1本 │
│ │ (7ケ月噴霧) │ │
├────┼─────────────┼──────────────┤
│とまと │ 一枝あたり最大12個の実│ 一枝あたり5,6個の実 │
│ │ (3ケ月噴霧) │ │
├────┼─────────────┼──────────────┤
│なす │ 1500mm程度の背丈│ 背丈は600mm │
│ │ (6ケ月噴霧) │ │
├────┼─────────────┼──────────────┤
│すいか │ 幹,葉の成長が著しい │ 普通の成長 │
│ │ (期間1ヶ月) │ │
├────┼─────────────┼──────────────┤
│ごぼう │ 幹,葉の成長が著しい │ 普通の成長 │
│ │ (期間6ヶ月) │ │
├────┼─────────────┼──────────────┤
│さくら草│ 花,幹,葉の成長が著しい│ 普通の成長 │
│ │ (期間1ヶ月) │ │
└────┴─────────────┴──────────────┘

【0026】
前記上澄み液に炭を添加すれば、炭を作る過程で形成される空隙部に上済液が吸着される事から長期間肥料効果、脱臭効果を継続する事が出来る。又土壌の緩粒化が進みその結果として通気性、通水性が向上して根の発育が促進される結果植物全体の生育が良くなる。
【0027】
また、尿素に前記上澄み液を添加すれば、尿素はアンモニアや硫化水素ガス体を放出することはなく完全醗酵さされる。そして、尿素(粉末)をそのまま畑に与えたときよりも優れた尿素の効果(光合成の向上)を発揮することができる。尿素をそのまま施肥したときと比較したのが下記の表である。同じ効能を得るために、本願発明の上澄み液を使用すれば、尿素の量は略5分の1ですむものである。
【0028】
表4
尿素に上澄み液を添加して散布した場合
┌─────┬───────────────────────┐
│ │ 尿素の希釈度(倍) │
│ ├──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┤
│ │ 700│ 800│ 950│1000│1150│1200│1250│1300│
├─────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│尿素効果 │× │× │× │ ○│× │× │× │× │
└─────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘
川水(塩素を含まない水)1トンに上澄み液を約1リットル加え、これに尿素を各希釈度に従って溶かした。
○ 尿素効果有り
× 尿素効果
【0029】
表5
尿素をそのまま散布した場合
┌─────┬───────────────────────┐
│ │ 尿素の希釈度(倍) │
│ ├──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┤
│ │ 50 │ 100│ 150│ 200│ 250│ 300│ 350│ 400│
├─────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│尿素効果 │× │× │× │ ○│× │× │× │× │
└─────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘
川水(塩素を含まない水)1トンに尿素を各希釈度に従って溶かした。
○ 尿素効果有り
× 尿素効果
【0030】
また、畜産糞に前記汚泥分解液を添加すれば、畜産糞はアンモニアや硫化水素ガス体を放出することはなく完全醗酵される。そして、畜産糞をそのまま畑に与えたときよりも優れた畜産糞の肥料効果(植物を植える前に土壌に与え土壌を肥沃にする効果)を発揮することができる。観察は、畜産糞(豚糞)をそのまま施肥したときと比較したのが下記の表である。豚粉に上澄み液を、例えば、5〜10重量パーセント加え、醗酵分解させるものを使用した。
【0031】
表6
┌────┬────────────┬──────────────┐
│ │上澄み液を添加して散布 │ 畜産糞をそのまま施肥 │
├────┼────────────┼──────────────┤
│きゅうり│ 生育までに約5日間 │ 生育までに約1週間 │
├────┼────────────┼──────────────┤
│花 │ 開花期間1週間 │ 開花期間3日間 │
└────┴────────────┴──────────────┘
豚粉に上澄み液を、例えば、5〜10重量パーセント加え、醗酵分解させる。
【実施例】
【0032】
以下、この発明に係る土壌・植物改良材の効果を図面に基づいて説明する。
【0033】
図1はこの土壌・植物成育改良材を山芋に施した事例を示した写真、図2は同トマトに使用した事例を示した写真、図3は同ナスに使用した事例を示した写真、図4は同西瓜に使用した事例を示した写真、図5は同使用しない場合を示した写真、図6は同ごぼうに使用した事例を示した写真、図7は使用しない場合を示した写真、図8は同桜草に使用した事例を示した写真、図9は同使用しない場合を示した写真である。
図10はこの発明に係る汚泥分解液の製法を説明した工程図、図11は曝気槽滞留
時間(分)と酸化還元電位との関係を示したグラフ、図12は酸化還元電位と汚泥量の変化とを示したグラフで、図13は酸化還元電位とPHの変化との関係を示したグラフである。
【0034】
この発明における「有機汚泥」には、家畜糞尿排水,工場排水等からの全ての有機汚泥が該当する。また、「曝気方法」は曝気槽において空気を供給しながら汚泥を攪拌する通常の方法が採られる。このときの溶存酸素量は供給される空気によって調節される。
【0035】
また、略1ppm 越える溶存酸素量下で曝気すると、上澄み液に存在する微生物が異なるものとなり、この上澄み液によって有機物を低温で醗酵させにくく、この結果、アンモニアや硫化水素ガス体の放出を防止しにくく、素材の持つ肥料分(エネルギー)を失うしないやすいものである。
曝気の際の溶存酸素量と上澄み液の肥料効果について下記の表に示した。
曝気の際の各溶存酸素量において分解処理した汚泥分解液の上澄み液を約1000倍に希釈し、植付け後から収穫時までに散布したときの観察状態である。
【0036】
表7
┌───┬───────────────────────────────┐
│ │ 曝気の際の溶存酸素 (ppm) │
│ ├───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┤
│ │ 0.5 │ 0.7 │ 0.9 │ 1.0 │ 1.2 │ 1.5 │ 2.0 │ 2.3 │
├───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤
│すいか│ ○ │ ○ │ ○ │ ○ │ × │ × │ × │ × │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
○ すぐれた成長が観察された
× 成長不良, あぶら虫の発生, 病気になりやすい
【0037】
この発明における「有機汚泥」には、家畜糞尿排水,工場排水等からの全ての有機汚泥が該当する。また、「曝気方法」は曝気槽において空気を供給しながら汚泥を攪拌する通常の方法が採られる。このときの溶存酸素量は供給される空気によって調節される。
【0038】
前記汚泥分解液の酸化還元電位を+100ORP以上にすれば無臭な状態を維持することができる。このように酸化還元電位を設定したのは、100ORP未満になると嫌気性環境となる事から汚泥分解液が異臭を発散し濁った状態となる。
【0039】
汚泥の分解液生成のための曝気工程は従来の溶存酸素を管理する方法から、酸化還元電位を指標とし運転操作される。図11〜13は、その際に指標とするグラフであり、図11は曝気槽滞留時間(分)と酸化還元電位との関係を示したグラフ、図12は酸化還元電位と汚泥量の変化とを示したグラフ、図13は酸化還元電位とPHの変化とを示したグラフである。
【0040】
また、図1〜9は植物試験例を示したものである。
【0041】
この試験では、土壌・植物改良材に発酵米糠に汚泥の分解液を添加した。即ち、米糠10kgに対して汚泥分解液の上澄み液の希釈液(塩素を含まない水、例えば、川水,池の水等が適する,水道水は適さない)によって約1000倍に希釈したもの)を1.8kg加え、ビニール袋で包囲して紫外線の照射を防止した状態で発酵した物を使用した。
【0042】
図1〜3は実の成長性を示したものであり、実が通常よりも大きく成長するものである。
【0043】
図1は山芋に噴霧した事例(期間7ヶ月)であり、通常の山芋(噴霧しない場合)1本の根の部分が4本に分岐して成長したものである。
【0044】
図2はトマトに噴霧した事例(期間3ヶ月)であり、通常のトマト(噴霧しない場合)の場合、一枝あたり5,6個の実であるが、最大12個の実をつけたものである。
【0045】
図3はナスに噴霧した事例(期間6ヶ月)であり、通常のナス(使用しない場合)の場合、背丈は600mmであるが、1500mm程度の背丈に成長したものである。
【0046】
図4〜9は植物自体の成長性の比較を示したものであり、幹,葉が通常よりも大きく成長するものである。
【0047】
図4は西瓜に使用した事例(期間1ヶ月)であり、図5の使用しない場合と比べて、西瓜の幹,葉の成長が著しいものである。
【0048】
図6はごぼうに使用した事例(期間6ヶ月)であり、図7の噴霧しない場合と比べて、ごぼうの幹,葉の成長が著しいものである。
【0049】
図8は桜草に噴霧した事例(期間1ヶ月)であり、図9の噴霧しない場合と比べて、桜草の花,幹,葉の成長が著しい。
【0050】
次に、図10に基づいて、この汚泥分解液の製法について説明する。
【0051】
豚舎10からの排水(動物糞を含む,この発明の「有機汚泥」に相当する)を調整槽11に流入させる。
【0052】
この調整槽11では流入水のバッキ槽への流入量の調整を行う。この調整槽11には、後記沈殿槽(30)に滞留する汚泥を引き抜いて多段の硝化促進槽で低バッキ処理した微生物濃度(酵素濃度)の高い処理液を返送する事によって分解反応を促進させることが出来る。多段の硝化促進槽での反応によって汚泥はさらに減容化が進む。さらに硝酸体の窒素成分を窒素ガスとして、除去できる効果がある。なお、この調整槽11では、有機汚泥中に含まれる微生物を利用して前記分解作用を行うこともできる。
【0053】
次に、前記調整槽11で原水と混合された処理水(発明の「有機汚泥分解液」に相当する)はバッキ槽20に流入される。
【0054】
このバッキ槽20では、略1ppm 以下の溶存酸素量下で曝気しながら有機汚泥を分解する。
【0055】
なお、この場合、前記処理水に含まれる酵素はやや嫌気性(通性嫌気性)の環境で活動する事から酸化還元電位を+100、ORP以上にすれば良い。
【0056】
次に、前記バッキ槽20で処理された処理水(有機汚泥の処理水)は沈殿槽30に流入される。この沈殿槽30処理された処理水の有機物濃度は排水基準値以下に成る。(原液は5000ppm)、又大腸菌数は塩素滅菌処理をしなくても排水基準値以下(原液は2万〜3万個/リットル)となる。
【0057】
また、この沈殿槽30で処理された処理液は脱窒作用があるので、前記調整槽11に還流することによって前記調整槽11における脱窒作用を促進させることができる。
【0058】
また、この場合、前記沈殿槽30と前記調整槽11との間に複数の硝化促進槽40,40 を介在させることもできる。これらの硝化促進槽40,40 では、前記沈殿槽30で処理された処理液を更に、略1ppm 以下の溶存酸素量下で曝気しながら有機汚泥を分解する。
【0059】
この処理液に米糠を加え種菌としてBOD負荷が少ない場合の栄養源や新たに排水処理を立ち上げる場合有効である。なお、硝化促進槽40,40 は栄養分が高い為に藻が発生しやすいので菌体を保護するために紫外線を防止した状態にすることが望ましい。
【0060】
一方、前記沈殿槽30で処理された処理液の原液を前記豚舎10からでる排泄物を混ぜたコンポスト処理にあたって噴霧する事によって、堆肥の完熟なでの期間を短縮できる。このときの処理液の添加量は、コンポストの水分含量率にして40〜50重量0/0 である(手で握れる程度)。
【0061】
そして、この醗酵されたコンボスト材をバーク材と混合して前記豚舎10の床材として使用すれば敷き藁のような効果がある。この際処理液を1回/日から1週間間隔で噴霧する事によっつて消臭効果が得られる(図14参照のこと)。
【0062】
また、このコンポスト材を完熟させ、完熟堆肥として使用することもできる。この場合、完熟堆肥に尿素肥料又は炭(木炭,竹炭等)5 重量0/0 前後を混合して使用することもできる。
【0063】
更に、前記沈殿槽30で処理された処理液を5%から原液まで、例えば、前記豚舎10に噴霧すればアンモニア系のガスの発生を抑制し、子豚の死亡頭数を減少させることができる(図14を参照のこと)。
【0064】
また、この希釈液1重量0/0 , 尿素肥料1重量0/0 ,水98重量0/0 を混合して有機肥料として使用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【0065】
この発明に係る土壌・植物成育改良材は、完全醗酵した状態でアンモニア,硫化水素ガス等の発生を抑制する。植物成長改良材として又土壌の改良材として役立つものである。その植物に対する栄養効果は従来のものに比して極めて顕著である。 前記汚泥分解液の酸化還元電位を+100ORP以上とすれば、無臭の状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0066】
【図1】この発明に係る土壌・植物成長改良材を山芋に噴霧した事例を示した写真である。
【図2】同トマトに使用した事例を示した写真である。
【図3】同ナスに使用した事例を示した写真である。
【図4】同西瓜に使用した事例を示した写真である。
【図5】同使用しない場合を示した写真である。
【図6】同ごぼうに使用した事例を示した写真である。
【図7】同使用しない場合を示した写真である。
【図8】同桜草に使用した事例を示した写真である。
【図9】同使用しない場合を示した写真である。
【図10】この発明に係る汚泥分解液の製法を説明した工程図である。
【図11】曝気槽滞留時間(分)と酸化還元電位との関係を示したグラフである。
【図12】酸化還元電位と汚泥量の変化とを示したグラフである。
【図13】酸化還元電位とPHの変化とを示したグラフである。
【符号の説明】
【0067】
10 … 豚舎
11 … 調整槽
20 … バッキ槽
30 … 沈殿槽
40 … 硝化促進槽

【出願人】 【識別番号】507190097
【氏名又は名称】株式会社 村田建設
【出願日】 平成19年6月8日(2007.6.8)
【代理人】 【識別番号】100083530
【弁理士】
【氏名又は名称】野末 祐司


【公開番号】 特開2008−303122(P2008−303122A)
【公開日】 平成20年12月18日(2008.12.18)
【出願番号】 特願2007−153423(P2007−153423)