JP6721249B2 - 液体肥料の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液体肥料を製造する液体肥料の製造方法に関し、特に使用済み紙おむつ等の衛生用品から液体肥料を製造する液体肥料の製造方法に関する。
近年、一般廃棄物や汚泥等を原料として液体肥料（以下「液肥」ともいう）を製造することが行われている。一般廃棄物や汚泥中には、農作物を栽培する土壌にとって有益な肥料成分が含まれており、この肥料成分を液肥として有効に活用している。このような液体肥料の製造方法が特許文献１で提案されている。
特許文献１で提案されている液体肥料の製造方法では、有機性汚水の活性汚泥処理（生物処理）により発生した余剰汚泥を濃縮することによって、汚泥にオゾンガスを効率よく接触させて汚泥の細胞を破壊し、可溶化を促進し、活性汚泥処理に返還する可溶化液を取り出し、可溶化の発酵、殺菌、熟成の処理を順次行って液肥を生成している。
ところが、上記液体肥料の製造方法では、有機性汚水から液肥を生成する場合、生物処理を行って余剰汚泥を発生させ、この余剰汚泥を可溶化し、可溶化液を発酵させ、殺菌し、熟成させるので、液肥を製造するまで、殺菌、消毒等の複数の処理工程を必要とする。このため、製造された液肥の製造コストが高くなるという問題を有している。
そこで、本発明は、有機性汚水等の排水から液肥を製造する際に、複数の処理工程を必要とせず、液肥の製造コストが高くなることがない液体肥料の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第１の態様は、使用済み紙おむつ等の衛生用品を処理した排水から液体肥料を製造する液体肥料の製造方法であって、収集された前記衛生用品を水、分解剤、消毒・殺菌剤と共に攪拌して、衛生用品を構成する複数種の素材に分解する攪拌行程と、前記衛生用品を複数種の素材に分解した前記水、前記分解剤、前記消毒・殺菌剤を含む一次排水を取り出す一次排水取り出し行程と、取り出された前記一次排水中から前記衛生用品を構成する複数種の素材のうちパルプを回収するパルプ回収行程と、前記パルプを回収した後の二次排水を取り出す二次排水取り出し行程と、からなり、前記二次排水取り出し行程の後に、該二次排水を濾過し固形物と水分を分離し濾過液を回収する濾過工程、を有することを特徴とする。
本発明の第２の態様は、前記分解剤は消石灰であり、前記消毒・殺菌剤は次亜塩素であることを特徴とする。
本発明によれば、衛生用品を複数の素材に分解処理した後の排水には、農作物を栽培する土壌にとって有益な肥料成分が含まれているので、使用済み衛生用品を処理した後の排水は液肥となる。この場合、衛生用品を複数の素材に分解処理するだけで液肥を製造することができるので、排水から液肥を製造する際に、複数の処理工程を必要とせず、液肥の製造コストが高くなることがない。
以下、本発明の実施の形態に係る液体肥料の製造方法について説明する。本発明の実施の形態に係る液体肥料の製造方法は、使用済みの衛生用品として使用済み紙おむつ１を、使用済み紙おむつ１を構成する複数種の素材に分解して処理することで最終的に排出される排水を回収して液肥を製造する。
本実施の形態に係る液体肥料の製造方法は、使用済み紙おむつ１を処理した排水から液体肥料を製造する液体肥料の製造方法であって、収集された使用済み紙おむつ１を水２、分解剤３、消毒・殺菌剤４と共に攪拌して、使用済み紙おむつ１を構成する複数種の素材に分解する攪拌分解工程５と、使用済み紙おむつ１を複数種の素材に分解した水２、分解剤３、消毒・殺菌剤４からなる処理液６を含む一次排水を取り出す一次排水取り出し工程７と、取り出された一次排水中から使用済み紙おむつ１を構成する複数種の素材のうちパルプ８を回収するパルプ回収工程９と、パルプ８を回収した後の二次排水を取り出す二次排水取り出し工程１０と、からなる。
また、本実施の形態に係る液体肥料の製造方法は、二次排水取り出し工程１０の後に、この二次排水を濾過し固形物と液体を分離し濾過液を回収する濾過回収工程１１を有する。さらに、本実施の形態に係る液体肥料の製造方法は、分解剤３は消石灰であり、消毒・殺菌剤４は次亜塩素である。
次に、図１を用いて上記液体肥料の製造方法の各工程の具体的な説明をする。撹拌分解工程５では、一般家庭や、病院、施設等から収集された使用済み紙おむつ１を分離機１２を用いて分離処理する。分離機１２は、円筒状の外胴槽と、この外胴槽内に回転可能に設けられた内胴槽とを備え、内胴槽には外周全域にわたりパンチング等により形成された穴が設けられている。この内胴槽内に、収集された使用済み紙おむつ１が投入される。内胴槽内には、水２と、分解剤としての消石灰３と、消毒・殺菌剤４としての次亜塩素と、洗浄用の洗剤１３とが供給される。
使用済み紙おむつ１が投入され、水２、消石灰（分解剤）３、次亜塩素（消毒・殺菌剤）４、洗剤１３が供給された内胴槽を回転駆動させることで使用済み紙おむつ１を構成する複数種の素材に分解する。この場合、使用済み紙おむつ１を構成する素材の高分子ポリマーも分解され、最終的に複数種の素材として、パルプ、プラスチック、その他に分解される。これらのパルプ、プラスチック、その他は水２、消石灰３、次亜塩素４、洗剤１３からなる処理液中に混在している。なお、水２、消石灰３、次亜塩素４、洗剤１３からなる処理液６は、ボイラー１４によって昇温されながら内胴槽内で使用済み紙おむつ１とともに攪拌される。
処理液６と共に使用済み紙おむつ１を内胴槽内で撹拌すると、使用済み紙おむつ１は、固形物としてパルプ、プラスチック、その他に分解され、処理液６中に混在している。この状態から固形物であるパルプ、プラスチック、その他を内胴槽内に残したまま、一次排水取り出し工程７にて処理液６を内胴槽内から排出し、一次排水を内胴槽内から取り出す。
一次排水が取り出された後の内胴槽内には、脱水された状態の固形物としてパルプとプラスチックが混在した状態で残存している。内胴槽内に残存しているパルプとプラスチックは、乾燥工程１５を経て乾燥されることによりパルプとプラスチックに選別される。選別されたパルプは回収され、プラスチックは固形燃料（ＲＰＦ）の原料に使用される。
一次排水取り出し工程７にて取り出された一次排水中には、処理液６の他に、高分子ポリマーに吸収されていた汚物（汚水）、処理液６中に溶解しているパルプが含まれており、パルプ回収工程９にて、パルプが回収される。パルプ回収工程９では、ロータリースクリーンによって、固体部分と液体部分とが分離されて、固形部分であるパルプが取り出される。液体部分は二次排水取り出し工程１０にて、ロータリースクリーン内から取り出される。
ロータリースクリーンにて取り出された固定部分であるパルプ８は、スクリュー脱水工程１６にてスクリュー脱水されて回収される。この回収されたパルプ８は、洗浄・乾燥工程１７にて洗浄され、乾燥されてパルプ原料として再利用される。
ロータリースクリーンから排出された二次排水は、濾過回収工程１１にて、濾過され、二次排水中に含まれる、分離、回収しきれなかったパルプやプラスチック、その他の固定物が除去されて濾液が回収される。この濾液中には、農作物を栽培する土壌にとって有益な肥料成分が含まれており、液体肥料形成工程１８にて液肥となる。以下に、濾過回収工程１１にて回収された濾液の成分について説明する。
図２は、サンプルとして使用済み紙おむつ１を、濾過回収工程１１を除く各工程により処理した際の３回の処理からそれぞれ排出された通常排水NO.１、通常排水NO.２、通常排水NO.３と、通常排水を容器（バケツ）に収容し蓋を閉めて土中で保管した３年保管水NO.１、３年保管水NO.２の、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、全有機炭素（ＴＯＣ）、含まれる成分とその含有量、５つのサンプルの水素イオン濃度（ｐＨ）を示す。したがって、サンプルである通常排水１、２、３、３年保管水１、２は、固形物と液体が混在している二次排水である。
生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の測定は、JIS K 0102 21及び32.3に基づいて分析を行い、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の測定は、JIS K 0102 17に基づいて分析を行った。全有機炭素（ＴＯＣ）の測定は、JIS K 0102 22.1に基づいて分析を行った。また、全窒素の測定は、JIS K 0102 45.6に基づいて分析を行い、全燐の測定は、JIS K 0102 46.3.4に基づいて分析を行い、カリウムの測定は、酸分解−ＩＣＰ法により行った。さらに、マグネシウムの測定は、JIS K 0102 51.3に基づいて分析を行った。水素イオン濃度（ｐＨ）は、JIS K 0102 12.1に基づいて測定した。
図２の表に示すように、使用済み紙おむつ１を上記工程により処理した際の通常排水１、２、３には、窒素、リン、カルシウムが含まれている。また、通常排水１、２、３には、マグネシウム、カリウムが含まれている。これらの窒素、リン、カルシウム、マグネシウム、カリウムは、農作物を栽培する土壌にとって有益な肥料成分であり、これらの肥料成分は、通常排水１、２、３のいずれにも含まれている。したがって、これらの通常排水１、２、３は液肥として用いることができる。
また、通常排水１、２、３は、水素イオン濃度（ｐＨ）がアルカリ性を示している。したがって、農作物を栽培しようとする土壌が酸性である場合には、通常排水１、２、３を土壌にふりまくことで、土壌を中和することができ、土壌改良剤としても用いることができる。
また、通常排水１、２、３は、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＴＯＣの分析結果を見ると、非常に汚れている液体であるが、使用済み紙おむつ１を上記工程により処理することによって消毒・殺菌されている。図３に示すように、通常排水NO.１、２、３に含まれる一般細菌数は、２．５×１０４、３．１×１０３、１．７×１０３（個／ｇ）となっている。この数値は、例えば、カット野菜の細菌学的規格基準値に比べるとはるかに低い数値である。なお、カット野菜の細菌学的規格基準値は、１×１０６以下と定められている。また、大腸菌群は０（個／ｇ）であり、黄色ブドウ球菌は検出されなかった。したがって、一般細菌は通常排水NO.１、２、３、３年保管水NO.１、２に含まれていても、環境や人体に悪影響を与えることはない。
さらに、使用済み紙おむつ１を上記工程で処理した際の排水を、３年間、土中で保管した３年保管水１、２は、当初含有していた量より低い量ではあるが、窒素、リン、カルシウム、マグネシウム、カリウムが残存しており、液体肥料としての能力を十分有している。
また、図３の表に示すように、３年保管水１、２に含まれる一般細菌数は６．９×１０５（個／ｇ）、１．１×１０５（個／ｇ）であり、大腸菌群、黄色ブドウ球菌はいずれも検出されなかった。
以上説明したように、本実施の形態に係る液体肥料の製造方法によれば、衛生用品としての使用済み紙おむつ１を複数の素材に分解処理した後の排水には、農作物を栽培する土壌にとって有益な肥料成分が含まれているので、使用済み紙おむつ１を処理した後の排水は液肥となる。この場合、使用済み紙おむつ１を複数の素材に分解処理だけで液肥を製造することができるので、排水から液肥を製造する際に、複数の処理工程を必要とせず、液肥の製造コストが高くなることがない。
また、本実施の形態に係る液体肥料の製造方法によれば、使用済み紙おむつ１を撹拌分解工程で複数種の素材に分解する際に、水２、消石灰（分解剤）３、次亜塩素（消毒・殺菌剤）４、洗剤１３からなる処理液を用いているので、二次排水取り出し工程で取り出された排水中には、消石灰、すなわち石灰が含有されている。
石灰は、農作物の栽培において、病害抵抗性を高める作用、葉面・地表面のｐＨ上昇での静菌作用、農作物の細胞壁を強化する作用があることが知られている。本実施の形態における液体肥料の製造方法では、製造した液肥には、二次排水中に石灰が含有されているので、栽培した農作物にとって好適な液肥となる。
また、本実施の形態の液体肥料の製造方法によれば、二次排水取り出し工程にて取り出された排水をそのまま液肥として用いることができるので、排水を液肥とするのに不要な成分を除去する手間が省ける。また、本実施の形態の液体肥料の製造方法によれば、分別収集された使用済み紙おむつ１を、撹拌分解工程で複数種の素材に分解し、一次排水取り出し工程で取り出された排水中からパルプ回収工程でパルプを回収し、二次排水取り出し工程で取り出された排水をそのまま、液体肥料とすることができる。
また、二次排水取り出し工程にて取り出された排水を濾過回収工程にて濾過することで、排水中の固形物を容易に除去することができ、除去した固形物は少量なので、小規模な焼却施設で処理することができる。
なお、上記実施の形態では、二次排水取り出し工程にて取り出された排水を濾過回収工程で濾過しているが、この濾過回収工程は必ずしも必要ではなく、二次排水取り出し工程にて取り出された排水をそのまま液肥としても良い。また、濾過回収工程にて回収される固体成分は、窒素、リン、カルシウム、マグネシウムが固形化したものであり、これらの固体成分を焼却することなく、粉体状にすれば、この固体成分も肥料として用いることができる。
上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によって本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が請求項に含まれることが意図されている。
本発明に係る液体肥料の製造方法は、使用済み紙おむつから製造する以外に、尿取りパッド等の他の衛生用品から製造することができ、高分子ポリマーによって汚物を吸収できる衛生用品の全てで液体肥料を製造することができる。
１ 使用済み紙おむつ
５ 撹拌分解工程
７ 一次排水取り出し工程
９ パルプ回収工程
１０ 二次排水取り出し工程
１１ 濾過回収工程
５ 撹拌分解工程
７ 一次排水取り出し工程
９ パルプ回収工程
１０ 二次排水取り出し工程
１１ 濾過回収工程
Claims (2)
- 使用済み紙おむつ等の衛生用品を処理した排水から液体肥料を製造する液体肥料の製造方法であって、
収集された前記衛生用品を水、分解剤、消毒・殺菌剤と共に攪拌して、衛生用品を構成する複数種の素材に分解する攪拌行程と、
前記衛生用品を複数種の素材に分解した前記水、前記分解剤、前記消毒・殺菌剤を含む一次排水を取り出す一次排水取り出し行程と、
取り出された前記一次排水中から前記衛生用品を構成する複数種の素材のうちパルプを回収するパルプ回収行程と、
前記パルプを回収した後の二次排水を取り出す二次排水取り出し行程と、からなり、
前記二次排水取り出し行程の後に、該二次排水を濾過し固形物と水分を分離し濾過液を回収する濾過工程、
を有することを特徴とする液体肥料の製造方法。 - 前記分解剤は消石灰であり、前記消毒・殺菌剤は次亜塩素であることを特徴とする請求項１に記載の液体肥料の製造方法。
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