【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はメタン発酵汚泥を原料とする肥料製造方法に関し、有機性廃棄物のメタン発酵汚泥を栽培に液肥として利用する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、施設栽培を行う場合には、植物の生育環境を人工的に最適な状態に制御して植物の成長を促進している。このため、施設栽培システムにおいては、栽培養液をポンプで循環供給している。従来の公知文献としては例えば特許文献１がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３７９７９
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、生ゴミや家畜糞尿等をメタン発酵させて糞尿の減量化を行うとともに発生するバイオガスを発電に利用する技術があり、メタン発酵汚泥は成分調整して河川等に廃棄するか、コンポスト化して農地還元している。
【０００５】
また、メタン発酵汚泥は肥料成分として有効なリン、カルシウム、窒素を含んでいるが、窒素はアンモニア態窒素として含んでおり、植物が利用し易い硝酸態窒素は含んでいないので、メタン発酵汚泥を生物学的硝化槽において生物処理し、メタン発酵汚泥中のアンモニア態窒素を硝化菌の硝化作用によって硝酸態窒素に改質させて後に肥料として利用するものがある。
【０００６】
しかし、浮遊物質（ＳＳ）の多いメタン発酵汚泥を直接に養液栽培に利用することは行われておらず、メタン発酵汚泥を直接に養液栽培に利用し、メタン発酵汚泥中のアンモニア態窒素を硝化菌の硝化作用によって硝酸態窒素に変えると、硝化菌による硝化作用によって養液中の酸素が消費される。栽培植物は根に供給する酸素が不足すると根の褐変、枯死を起こす。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するものであり、メタン発酵汚泥中の成分を肥料として有効利用することができるメタン発酵汚泥を原料とする肥料製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のメタン発酵汚泥を原料とする肥料製造方法は、液肥原料として、メタン発酵設備のメタン発酵工程で生成するメタン発酵汚泥、メタン発酵汚泥を膜分離設備で膜分離して得られる膜分離液、メタン発酵汚泥を脱水設備で脱水して得られる脱水ろ液の少なくとも何れかを大気開放した水深の浅い流路導き、この水路において硝化菌を保持した担体とともに大気に露出させて空気中の酸素を担体および液肥原料に取り込み、取り込んだ酸素で液肥原料中の酸素濃度を富裕化するとともに硝化作用を促進して液肥成分を改質するものである。
【０００９】
上記した構成により、大気開放した水深の浅い流路において硝化菌を保持した担体とともに液肥を大気に露出させることで、曝気設備における曝気に比べて多くの酸素を空気中から担体および液肥に取り込むことができ、担体および液肥に取り込んだ酸素により、液肥中の酸素濃度を富裕化して栽培植物の根に十分な酸素を供給するとともに、硝化作用を促進してアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変えて液肥成分を改質して栽培植物の生育性を高めることができる。
【００１０】
請求項２に係る本発明のメタン発酵汚泥を原料とする肥料製造方法は、液肥原料として、メタン発酵設備のメタン発酵工程で生成するメタン発酵汚泥、メタン発酵汚泥を膜分離設備で膜分離して得られる膜分離液、メタン発酵汚泥を脱水設備で脱水して得られる脱水ろ液の少なくとも何れか二つのそれぞれの所定量を成分調整槽へ導入し、成分調整槽で各液肥原料の混合割合を調整し、調整した液肥原料を大気開放した水深の浅い流路において硝化菌を保持した担体とともに大気に露出させて空気中の酸素を担体および液肥原料に取り込み、取り込んだ酸素で液肥原料中の酸素濃度を富裕化するとともに硝化作用を促進して液肥成分を改質するものである。
【００１１】
上記した構成において、メタン発酵汚泥はＳＳが多く、アンモニア態窒素、リン、カリウム、カルシウムを多く含み、脱水ろ液は少し浮遊物質があり、アンモニア態窒素を含むがリン、カリウム、カルシウムが少なく、膜分離液は浮遊物質がなく、アンモニア態窒素を含むがリン、カリウム、カルシウムが少ない。このため、メタン発酵汚泥、膜分離液、脱水ろ液を液肥として混合使用することで、リン、カリウム、カルシウムの不足を補うとともに、ＳＳ濃度を抑制してバランスの取れた液肥とすることができる。
【００１２】
さらに、大気開放した水深の浅い流路において硝化菌を保持した担体とともに液肥を大気に露出させることで、曝気設備における曝気に比べて多くの酸素を空気中から担体および液肥に取り込むことができ、担体および液肥に取り込んだ酸素により、液肥中の酸素濃度を富裕化して栽培植物の根に十分な酸素を供給するとともに、硝化作用を促進してアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変えて液肥成分を改質して栽培植物の生育性を高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、メタン発酵設備１に投入する有機性廃棄物としては、栽培工程において発生する栽培残渣、周辺地域から排出される生ゴミ、畜産糞尿等であり、生ゴミ、畜産糞尿の有機性廃棄物は植物の生育に障害をきたすＮａＣｌ濃度が高いので、水洗いしてＮａＣｌを除去した後にメタン発酵設備１に投入する。
【００１４】
メタン発酵設備１のメタン発酵汚泥は３形態で成分調整槽２へ投入する。第１の形態はメタン発酵設備１から直接に成分調整槽２へメタン発酵汚泥として投入するものであり、第２の形態は膜分離設備３で膜分離した膜分離液として成分調整槽２へ投入するものであり、第３の形態は脱水設備４で固液分離した脱水ろ液として成分調整槽２へ投入するものである。脱水設備４から排出する固形分は乾燥設備５で乾燥させて乾燥堆肥となし、基肥として施設栽培や路地栽培の植物に施肥する。
【００１５】
液肥原料としてメタン発酵汚泥、膜分離液、脱水ろ液のそれぞれの所定量を成分調整槽２へ導入し各液肥原料の混合割合を調整する。メタン発酵汚泥はＳＳが多く、アンモニア態窒素、リン、カリウム、カルシウムを多く含み、脱水ろ液は少し浮遊物質があり、アンモニア態窒素を含むがリン、カリウム、カルシウムが少なく、膜分離液は浮遊物質がなく、アンモニア態窒素を含むがリン、カリウム、カルシウムが少ない。このため、メタン発酵汚泥、膜分離液、脱水ろ液を液肥として混合使用することで、リン、カリウム、カルシウムの不足を補うとともに、ＳＳ濃度を抑制して肥料成分のバランスを調整する。
【００１６】
成分調整槽２の液肥原料は循環系６を有する大気開放した水深の浅い平坦な流路７において硝化菌を保持した担体８とともに循環させて大気に露出させる。この操作により、曝気設備における曝気に比べて多くの酸素を空気中から担体および液肥原料に取り込むことができる。担体および液肥原料に取り込んだ酸素により、液肥中の酸素濃度を富裕化して栽培植物の根に供給する十分な酸素を確保でき、硝化作用を促進してアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変えて液肥成分を改質できる。
【００１７】
硝化菌を保持する担体８としては、硝化菌が増殖しやすい環境条件を適える機能をもち、保水性、通気性に優れたものが良く、ポリウレタン、ロックウール等が好ましい。
【００１８】
成分調整した成分調整槽２の液肥は栽培施設９において養液栽培の養液として供給しても良く、路地栽培の追肥として施肥しても良い。
本実施の形態では、メタン発酵汚泥、膜分離液、脱水ろ液のそれぞれの所定量を成分調整槽２へ導入したが、メタン発酵汚泥、膜分離液、脱水ろ液は単独で、あるいはメタン発酵汚泥と膜分離液を組み合わせたもの、メタン発酵汚泥と脱水ろ液を組み合わせたもの、膜分離液と脱水ろ液を組み合わせたものの何れかを循環系６を有する大気開放した水深の浅い平坦な流路７において硝化菌を保持した担体８とともに循環させて大気に露出させても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、水深の浅い流路において硝化菌を保持した担体とともに液肥を大気に露出させて多くの酸素を空気中から担体および液肥に取り込んで液肥中の酸素濃度を富裕化することで、栽培植物の根に十分な酸素を供給するとともに、硝化作用を促進してアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変えて液肥成分を改質して栽培植物の生育性を高めることができる。また、メタン発酵汚泥、膜分離液、脱水ろ液を液肥として混合使用することで、リン、カリウム、カルシウムの不足を補うとともに、ＳＳ濃度を抑制してバランスの取れた液肥とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すフローシート図である。
【符号の説明】
１ メタン発酵設備
２ 成分調整槽
３ 膜分離設備
４ 脱水設備
５ 乾燥設備
６ 循環系
７ 流路
８ 担体
９ 栽培施設[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing fertilizer using methane fermentation sludge as a raw material, and relates to a technique for using methane fermentation sludge as organic waste as liquid fertilizer for cultivation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when performing facility cultivation, the growth environment of a plant is artificially controlled to an optimal state to promote the growth of the plant. For this reason, in a facility cultivation system, a cultivation nutrient solution is circulated and supplied by a pump. As a conventionally known document, there is, for example, Patent Document 1.
[0003]
[Patent Document 1] JP-A-2002-137979
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, there is a technology that uses methane fermentation of raw garbage and livestock manure to reduce the amount of manure and to use the generated biogas for power generation.The methane fermentation sludge is adjusted for components and disposed of in rivers or composted. And return to farmland.
[0005]
In addition, methane fermented sludge contains phosphorus, calcium, and nitrogen, which are effective as fertilizer components, but nitrogen contains ammonia nitrogen, and does not contain nitrate nitrogen, which is easily used by plants. In some cases, biological treatment is performed in a biological nitrification tank, and ammonia nitrogen in methane fermentation sludge is reformed into nitrate nitrogen by the nitrification action of nitrifying bacteria, and then used as fertilizer.
[0006]
However, methane fermented sludge containing a large amount of suspended solids (SS) has not been directly used for hydroponic cultivation, and methane fermented sludge is directly used for hydroponic cultivation, and ammonia nitrogen in methane fermented sludge is not used. Is converted into nitrate nitrogen by the nitrifying action of nitrifying bacteria, the nitrifying action of the nitrifying bacteria consumes oxygen in the nutrient solution. When cultivated plants lack the oxygen supplied to the roots, the roots brown and die.
[0007]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a fertilizer production method using methane fermentation sludge as a raw material, in which components in methane fermentation sludge can be effectively used as fertilizer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the method for producing fertilizer using methane fermented sludge of the present invention as a raw material according to claim 1 includes, as a liquid fertilizer raw material, methane fermented sludge and methane fermented sludge generated in a methane fermentation step of a methane fermentation facility. Membrane separation liquid obtained by membrane separation in the membrane separation equipment, at least one of the dehydrated filtrate obtained by dehydrating the methane fermentation sludge in the dehydration equipment is guided to a shallow flow channel that is open to the atmosphere. The exposed fertilizer is exposed to the atmosphere together with the retained carrier to take in the oxygen in the air into the carrier and the liquid fertilizer raw material, which enriches the oxygen concentration in the liquid fertilizer raw material with the oxygen taken in and promotes the nitrification action to reform the liquid fertilizer component. is there.
[0009]
With the above-described configuration, by exposing the liquid fertilizer to the atmosphere together with the carrier holding the nitrifying bacteria in the shallow flow path that is open to the atmosphere, more oxygen is taken into the carrier and the liquid fertilizer from the air than in the aeration in the aeration equipment. With the oxygen taken into the carrier and liquid fertilizer, the oxygen concentration in the liquid fertilizer is enriched and sufficient oxygen is supplied to the roots of the cultivated plant, and the nitrification is promoted to convert ammonia nitrogen to nitrate nitrogen. The liquid fertilizer component can be modified to enhance the viability of the cultivated plant.
[0010]
The method for producing fertilizer using methane fermented sludge of the present invention as a raw material according to claim 2 is characterized in that, as a liquid fertilizer raw material, methane fermented sludge generated in the methane fermentation step of the methane fermentation facility, methane fermented sludge is subjected to membrane separation by a membrane separation facility. A predetermined amount of at least any two of the obtained membrane separation liquid and the dehydrated filtrate obtained by dehydrating the methane fermentation sludge with the dehydration equipment is introduced into the component adjusting tank, and the mixing ratio of each liquid fertilizer raw material is adjusted in the component adjusting tank. The adjusted liquid fertilizer raw material is exposed to the atmosphere together with the carrier holding the nitrifying bacteria in a shallow flow channel that is open to the atmosphere, and the oxygen in the air is taken into the carrier and the liquid fertilizer raw material. It enriches the concentration and promotes nitrification to reform the liquid fertilizer component.
[0011]
In the above-described configuration, the methane fermentation sludge has a large amount of SS, a large amount of ammonia nitrogen, phosphorus, potassium, and calcium, and the dehydrated filtrate has a small amount of suspended solids and contains a small amount of ammonia nitrogen, but has a small amount of phosphorus, potassium, and calcium, The membrane separation liquid has no suspended solids and contains ammonia nitrogen, but is low in phosphorus, potassium and calcium. Therefore, by mixing and using methane fermentation sludge, membrane separation liquid, and dehydrated filtrate as liquid fertilizer, it is possible to compensate for the deficiencies of phosphorus, potassium, and calcium, and to suppress SS concentration to obtain a balanced liquid fertilizer. .
[0012]
Furthermore, by exposing the liquid fertilizer to the atmosphere together with the carrier holding the nitrifying bacteria in the shallow flow channel that is open to the atmosphere, more oxygen can be taken into the carrier and the liquid fertilizer from the air than in the aeration in the aeration equipment, With the oxygen taken into the carrier and liquid fertilizer, the oxygen concentration in the liquid fertilizer is enriched and sufficient oxygen is supplied to the roots of the cultivated plants, and the nitrification is promoted to convert the ammonium nitrogen to nitrate nitrogen to convert the liquid fertilizer components. Modification can enhance the viability of cultivated plants.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the organic waste to be put into the methane fermentation equipment 1 is a cultivation residue generated in the cultivation process, garbage discharged from the surrounding area, livestock manure, and the like. Since the product has a high NaCl concentration that hinders the growth of the plant, it is put into the methane fermentation facility 1 after washing with water to remove NaCl.
[0014]
The methane fermentation sludge of the methane fermentation equipment 1 is put into the component adjusting tank 2 in three forms. In the first embodiment, methane fermentation sludge is directly supplied from the methane fermentation facility 1 to the component adjustment tank 2 as methane fermentation sludge, and in the second embodiment, the methane fermentation sludge is separated into the component adjustment tank 2 as a membrane separation liquid. In the third embodiment, the dehydrated filtrate separated into solid and liquid in the dehydration equipment 4 is supplied to the component adjusting tank 2. The solid matter discharged from the dehydration equipment 4 is dried in the drying equipment 5 to form a dry compost, and is applied as a base fertilizer to plants grown in a facility or an alley.
[0015]
A predetermined amount of each of the methane fermentation sludge, the membrane separation liquid, and the dehydrated filtrate as the liquid fertilizer raw material is introduced into the component adjusting tank 2 to adjust the mixing ratio of each liquid fertilizer raw material. Methane fermentation sludge has a lot of SS, contains a lot of ammonia nitrogen, phosphorus, potassium and calcium, and the dehydrated filtrate has a little suspended matter, contains ammonia nitrogen but contains little phosphorus, potassium and calcium, and the membrane separation liquid is floating No substances, including ammonia nitrogen, but low in phosphorus, potassium and calcium. For this reason, methane fermentation sludge, a membrane separation liquid, and a dehydrated filtrate are mixed and used as a liquid fertilizer, thereby supplementing the deficiencies of phosphorus, potassium, and calcium, and suppressing the SS concentration to adjust the balance of fertilizer components.
[0016]
The liquid fertilizer raw material in the component adjusting tank 2 is circulated together with a carrier 8 holding nitrifying bacteria in a flat channel 7 having a circulation system 6 and open to the atmosphere and having a shallow water depth, and is exposed to the atmosphere. By this operation, more oxygen can be taken into the carrier and the liquid fertilizer raw material from the air than in the aeration in the aeration equipment. The oxygen taken into the carrier and the liquid fertilizer raw material enriches the oxygen concentration in the liquid fertilizer and secures sufficient oxygen to be supplied to the roots of the cultivated plants, promotes the nitrification action, and converts ammonia-nitrogen to nitrate-nitrogen. Components can be modified.
[0017]
As the carrier 8 for holding nitrifying bacteria, a carrier having a function of meeting environmental conditions in which nitrifying bacteria can easily grow, having excellent water retention and air permeability is preferable, and polyurethane, rock wool and the like are preferable.
[0018]
The liquid fertilizer in the component adjusting tank 2 in which the components have been adjusted may be supplied as a nutrient solution for hydroponic cultivation in the cultivation facility 9 or may be applied as an additional fertilizer for alley cultivation.
In the present embodiment, the respective predetermined amounts of the methane fermentation sludge, the membrane separation liquid, and the dewatered filtrate are introduced into the component adjusting tank 2, but the methane fermentation sludge, the membrane separation liquid, and the dewatered filtrate are used alone or in the methane fermentation liquid. One of a combination of sludge and a membrane separation liquid, a combination of methane fermentation sludge and a dehydration filtrate, or a combination of a membrane separation liquid and a dehydration filtrate is a flat flow having a circulation system 6 that is open to the atmosphere and has a shallow water depth. In the passage 7, the nitrifying bacteria may be circulated together with the carrier 8 and exposed to the atmosphere.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a liquid fertilizer is exposed to the atmosphere together with a carrier holding nitrifying bacteria in a shallow flow channel, and a large amount of oxygen is taken into the carrier and the liquid fertilizer from the air, thereby enriching the oxygen concentration in the liquid fertilizer. In addition to supplying sufficient oxygen to the roots of the cultivated plants, the nitrification can be promoted to change the ammonium nitrogen to nitrate nitrogen to modify the liquid fertilizer components to enhance the viability of the cultivated plants. it can. In addition, by mixing and using the methane fermentation sludge, the membrane separation liquid, and the dehydrated filtrate as a liquid fertilizer, it is possible to compensate for the deficiency of phosphorus, potassium, and calcium and to suppress the SS concentration to obtain a balanced liquid fertilizer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet diagram showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Methane fermentation equipment 2 Component adjustment tank 3 Membrane separation equipment 4 Dehydration equipment 5 Drying equipment 6 Circulation system 7 Flow channel 8 Carrier 9 Cultivation facility
