特開 2023-95478 家畜糞尿処理方法、及び土壌改質組成物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023095478

(43)【公開日】2023-07-06

(54)【発明の名称】家畜糞尿処理方法、及び土壌改質組成物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C05F 11/00 20060101AFI20230629BHJP

   C05G 5/00 20200101ALI20230629BHJP

   C05F 3/00 20060101ALI20230629BHJP

   C09K 17/40 20060101ALI20230629BHJP

【ＦＩ】

C05F11/00 ZAB

C05G5/00

C05F3/00

C09K17/40 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021211399

(22)【出願日】2021-12-24

(71)【出願人】

【識別番号】520068098

【氏名又は名称】株式会社セレア

(71)【出願人】

【識別番号】510152426

【氏名又は名称】前川 義雄

(74)【代理人】

【識別番号】100134706

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 俊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100151161

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 彩

(72)【発明者】

【氏名】淡路 靖志

(72)【発明者】

【氏名】前川 義雄

【テーマコード（参考）】

4H026

4H061

【Ｆターム（参考）】

4H026AA01

4H026AA10

4H026AA16

4H026AB01

4H026AB02

4H061AA10

4H061CC12

4H061CC36

4H061DD14

4H061EE02

4H061EE61

4H061FF08

4H061GG18

4H061GG19

4H061GG20

4H061GG26

4H061GG41

4H061HH11

4H061LL02

4H061LL26

(57)【要約】

【課題】家畜糞尿を効率よく、かつ簡単に処理有機質素材へ変換する家畜糞尿処理方法と、変換した有機質素材を主成分とする植物及び土壌改質組成物の製造方法とを提供する。
【解決手段】処理設備３１に備えられる接触処理装置３５は、接触処理部３７と過熱水蒸気供給部３８とを有する。家畜糞尿１１は、籾殻及び珪質頁岩１９と混合された粒状混合物とされる。接触処理装置３５は、粒状混合物を処理対象物として過熱水蒸気を接触させる接触処理を行う。処理対象物は、家畜糞尿１１のみでもよいし、家畜糞尿１１と籾殻１５との混合物でもよい。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

家畜糞尿のみを処理対象物として、前記処理対象物に過熱水蒸気を接触させることを特徴とする家畜糞尿処理方法。

【請求項2】

前記処理対象物は未乾燥の家畜糞尿である請求項１に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項3】

前記家畜糞尿は含水率が少なくとも３０％である請求項１または２に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項4】

前記家畜糞尿を粒状に形成する造粒工程と、
粒状にされた前記家畜糞尿に前記過熱水蒸気を接触させる接触処理工程と
を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項5】

家畜糞尿とケイ酸を含有するケイ酸植物系有機資材との混合物に、過熱水蒸気を接触させることを特徴とする家畜糞尿処理方法。

【請求項6】

前記ケイ酸植物系有機資材は籾殻である請求項５に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項7】

前記ケイ酸植物系有機資材と粒状の珪質頁岩とが混合されている前記家畜糞尿に、前記過熱水蒸気を接触させる請求項５または６に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項8】

前記家畜糞尿と前記ケイ酸植物系有機資材との糞尿混合物と、粒状の珪質頁岩とを混合して珪質頁岩混合物とする珪質頁岩混合工程と、
前記珪質頁岩混合物に液体の水を含ませる含水工程と、
前記水を含んだ状態の前記珪質頁岩混合物に、前記過熱水蒸気を接触させる接触処理工程と
を有する請求項７に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項9】

前記珪質頁岩混合工程は、前記珪質頁岩を未乾燥の前記糞尿混合物に混合する請求項８に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項10】

前記珪質頁岩混合物を粒状に形成する造粒工程をさらに有し、
前記接触処理工程は、粒状に形成され、前記水を含んだ状態の前記珪質頁岩混合物に前記過熱水蒸気を接触させる請求項８または９に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項11】

前記造粒工程は前記含水工程を有する請求項１０に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項12】

前記過熱水蒸気を接触させる処理空間の温度が１６０℃以上４００℃以下の範囲内である請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の家畜糞尿処理方法。

【請求項13】

含水率が少なくとも３０％である家畜糞尿に、過熱水蒸気を接触させることにより土壌改質組成物とすることを特徴とする土壌改質組成物の製造方法。

【請求項14】

家畜糞尿とケイ酸を含有するケイ酸植物系有機資材との混合物に、過熱水蒸気を接触させることにより土壌改質組成物とすることを特徴とする土壌改質組成物の製造方法。

【請求項15】

前記ケイ酸植物系有機資材と粒状の珪質頁岩とが混合されている前記家畜糞尿に、前記過熱水蒸気を接触させる請求項１４に記載の土壌改質組成物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、家畜糞尿処理方法、及び土壌改質組成物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

古くから牛舎での乳房炎対策として有機質資材（オガクズ、モミガラ、イナワラ）を寝床に敷くことが推奨されてきた。しかし、家畜糞尿に混合する有機系敷料は、保水性が高く、難分解性のものが多い。そのため、家畜糞尿を含む未熟成の有機物を水分とともに捕捉するので、堆肥となるまでの発酵期間は臭気源となり、敷料が通常発酵期間では未熟有機物となるため、発酵期間が長くなる要因ともなっている。

【0003】

また、大規模な畜産場では、糞と尿の分離処理が行われているが、頭数が法令規定以下の畜産業においては糞と尿の合併処理のため水分調整が作業上、不可欠となっており、手間がかかる。

【0004】

家畜糞尿を有効利用するために、例えば特許文献１は、家畜糞尿を炭化させる炭化装置を、特許文献２は、バイオマスとしての家畜糞尿に熱風を負圧状態下で吹き付けるバイオマスの半炭化方法を開示している。また、特許文献３は、籾殻または藁を処理容器内に投入し、この処理容器内に水蒸気を注入して内圧および温度を上昇させ、籾殻または藁が燃焼しないで粉末化する水蒸気圧力下に保持して処理するケイ酸含有粉末製造方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－１５９７７８号公報

【特許文献2】特開２０１９－０４５０７８号公報

【特許文献3】特許第３５７９４１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、炭化及び灰化は、炭素率が低下して堆肥としての機能はなくなり無機ミネラル素材となることを抑制するために、すなわち、例えば植物の栄養となる成分が減少しないように、処理温度を低くすると処理時間が長くなる。そのため、多量の家畜糞尿を、効率的に処理する他の手法が望まれる。また、特許文献３の方法によると、処理容器内の内圧を上昇させること及び籾殻または藁を燃焼しないで粉末化させることから、条件の精緻な設定が必要である。

【0007】

そこで、本発明は、家畜糞尿を効率よく、かつ簡単に処理する家畜糞尿処理方法と、土壌改質組成物の製造方法とを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の家畜糞尿処理方法は、家畜糞尿のみを処理対象物として、前記処理対象物に過熱水蒸気を接触させることを特徴とする。

【0009】

処理対象物は未乾燥の家畜糞尿であることが好ましく、家畜糞尿は含水率が少なくとも３０％であることが好ましい。家畜糞尿処理方法は、造粒工程と接触処理工程を有することが好ましい、造粒工程は、家畜糞尿を粒状に形成する。接触処理工程は、粒状にされた家畜糞尿に過熱水蒸気を接触させる。

【0010】

本発明の家畜糞尿処理方法は、家畜糞尿とケイ酸を含有するケイ酸植物系有機資材との混合物に、過熱水蒸気を接触させることを特徴とする。

【0011】

ケイ酸植物系有機資材は籾殻であることが好ましい。ケイ酸植物系有機資材と粒状の珪質頁岩とが混合されている家畜糞尿に、過熱水蒸気を接触させることが好ましい。

【0012】

家畜糞尿処理方法は、珪質頁岩混合工程と含水工程と接触処理工程を有してもよい。珪質頁岩混合工程は、家畜糞尿とケイ酸植物系有機資材との糞尿混合物と、粒状の珪質頁岩とを混合して珪質頁岩混合物とする。含水工程は、珪質頁岩混合物に液体の水を含ませる。接触処理工程は、水を含んだ状態の珪質頁岩混合物に、過熱水蒸気を接触させる。

【0013】

珪質頁岩混合工程は、珪質頁岩を未乾燥の糞尿混合物に混合することが好ましい。家畜糞尿処理方法は、珪質頁岩混合物を粒状に形成する造粒工程をさらに有することが好ましく、造粒工程を有する場合の接触処理工程は、粒状に形成され、水を含んだ状態の珪質頁岩混合物に過熱水蒸気を接触させる。造粒工程は上記含水工程を有していてもよい。

【0014】

上記の家畜糞尿処理方法は、過熱水蒸気を接触させる処理空間の温度が１６０℃以上４００℃以下の範囲内であることが好ましい。

【0015】

本発明の土壌改質組成物の製造方法は、含水率が少なくとも３０％である家畜糞尿に、過熱水蒸気を接触させることにより土壌改質組成物とする。

【0016】

家畜糞尿とケイ酸を含有するケイ酸植物系有機資材との混合物に、過熱水蒸気を接触させることにより土壌改質組成物とすることが好ましい。

【0017】

ケイ酸植物系有機資材と粒状の珪質頁岩とが混合されている家畜糞尿に、過熱水蒸気を接触させてもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明の家畜糞尿処理方法によれば、家畜糞尿が効率よく、かつ簡単に処理され、また、本発明の土壌改質組成物の製造方法によれば、家畜糞尿の効率的かつ簡単な処理により土壌改質組成物が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態である家畜糞尿処理方法のフロー図である。

【図2】別の実施形態である家畜糞尿処理方法のフロー図である。

【図3】別の実施形態である家畜糞尿処理方法のフロー図である。

【図4】原料である珪質頁岩の細孔分布曲線のグラフである。

【図5】実施形態である家畜糞尿処理設備の説明図である。

【図6】混合造粒装置の概略斜視図である。

【図7】接触処理装置の概略斜視図である。

【図8】供給管の配置の説明図である。

【図9】冷却乾燥装置の断面概略図である。

【図10】接触処理装置の概略斜視図である。

【図11A】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は１０倍）。

【図11B】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は１０倍）。

【図11C】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は１０倍）。

【図11D】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は１０倍）。

【図11E】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は１０倍）。

【図11F】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は４０倍）。

【図11G】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は４０倍）。

【図11H】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は４０倍）。

【図11I】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は４０倍）。

【図11J】糞尿処理物等の光学顕微鏡の画像写真である（観察倍率は４０倍）。

【発明を実施するための形態】

【0020】

［第１実施形態］
本発明の一実施形態である家畜糞尿処理方法は、図１に示すように、家畜糞尿１１を処理して糞尿処理物１３Ａにする。糞尿処理物１３Ａは、土壌を改質する土壌改質組成物として用いることができるので、この家畜糞尿処理方法は土壌改質組成物の製造方法でもある。家畜糞尿１１は、牛、豚、馬、羊、ヤギ等の家畜の糞尿であってもよいし、鶏、七面鳥、アヒル、ガチョウ等の家禽の糞尿であってもよく、これらのうちの少なくとも２種の混合物であってもよい。この例において処理対象物は、家畜糞尿１１のみとしており、家畜糞尿１１以外の物質を家畜糞尿１１に対して意図的には添加していない。処理対象物としての家畜糞尿１１は、家畜糞尿１１以外の物質を意図的に添加していない非添加糞尿であるから、例えば牛舎等の畜舎や養鶏場等の家禽施設などで回収された際の家畜糞尿に有機物を含む土や敷料等がわずかに混入（例えば体積での含有率が多くても１％）していても、この家畜糞尿を処理対象物とすることができる。

【0021】

家畜糞尿１１は、未乾燥の家畜糞尿であることが含水率が高いので好ましい。乾燥を経た家畜糞尿と比べて含水率が高いことにより、接触処理工程Ｓ２において、メイラード反応が抑制され、糞尿処理物１３Ａはより小さな粒子として生成し、窒素の含有率がより高い糞尿処理物１３Ａが得られる。その結果、糞尿処理物１３Ａは、水に、より溶解（分散を含む）しやすくなる。溶解しやすくなるとは、より短時間で溶解することと、より多くが溶解すること、さらに、沈殿を抑えた状態に分散することを意味する。このように、より小さな粒子として生成するから、糞尿処理物１３Ａは後述の通り粒状に形成しても、個々の粒は溶解性に優れた極めて小さな粒子で構成され、例えば土壌改質組成物として用いる場合に、より速やかに土壌と混じりあい、また、水に溶解させて液肥としての利用を図ることができる。したがって、植物に対する可給化がより効果的になされることに寄与し、植物の成長促進効果の向上が期待される。また、土壌を介さずに植物に対して直接与える養液、例えば、植物の葉に対する葉面散布液や根に与える養液栽培液としての利用を図ることができる。

【0022】

家畜糞尿１１の含水率は、特に限定されないが、少なくとも３０％であることが、接触処理工程Ｓ２においてメイラード反応がより確実に抑制される観点で好ましい。家畜糞尿１１の含水率は、少なくとも３５．２％であることがより好ましく、少なくとも４０．５％であることがさらに好ましい。

【0023】

家畜糞尿処理方法は、造粒工程Ｓ１と、接触処理工程Ｓ２と、冷却乾燥工程Ｓ３とを有する。造粒工程Ｓ１と冷却乾燥工程Ｓ３との少なくとも一方はなくてもよいが、本例のようにある方が好ましい。なお、冷却乾燥工程Ｓ３は、冷却工程と乾燥工程とに分けていずれか一方を先行する、いずれか一方の工程の中で他方の工程を行うのいずれかに代えてもよい。

【0024】

造粒工程Ｓ１は、接触処理工程Ｓ２に供する家畜糞尿１１を粒状に形成する。これにより、その後の接触処理工程Ｓ２～冷却乾燥工程Ｓ３等でのハンドリング性（取り扱いやすさ）が向上するとともに、糞尿処理物１３Ａが粒状に得られ、粒径がより小さな粉末状に比べてハンドリングしやすい。例えば、糞尿処理物１３Ａは、袋や缶などの容器から取り出しやすく、また、土壌改質組成物として利用する場合には土壌中に混ぜ合わせる際に、粉末よりも空中に舞い上がりにくいので、作業性がよい。造粒工程Ｓ１は粒状に形成するものであるので、粒状にするために粉砕の処理を含んでいてもよく、例えば後述の第２実施形態及び第３実施形態においては籾殻や珪質頁岩の粉砕が造粒工程Ｓ１においてなされることがある。なお、造粒工程Ｓ１を実施しない場合には、糞尿処理物１３Ａは粉末状に得られる。

【0025】

造粒工程Ｓ１は、例えば肥料を粒状（ペレット状、円板状、球状等）に形成する公知の造粒装置を用いて行うことができ、造粒装置は特に限定されない。ただし、家畜糞尿１１は水分を含むので、水分を含有する処理対象物を造粒することができる造粒装置とし、例えば押出ペレタイザ、詳細を後述するパン造粒装置などが挙げられる。押出ペレタイザとしては、処理対象物（本例では家畜糞尿１１）を混練する混練部から線条に押し出してストランドを形成し、このストランドを切断することにより円柱状のペレットに形成するもの、混練部から出てきた部分をこの出口において次々と切断することにより円柱状あるいは円板状のペレットに形成するもの等があり、いずれでもよい。また、メッシュ状に形成され、概ね水平に配したネット部材と、下面が平坦に形成されている押圧部材とを備える篩装置も造粒装置として用いることもできる。この篩装置は、ネット部材の上に処理対象物を載せた状態で押圧部材により上方から押圧することで、処理対象物がネット部材の開口を通過して粒状に形成されるものである。

【0026】

また、家畜糞尿１１は家畜及び家禽の種類によって、含水率が異なるとともに柔らかさが異なるので、含水率及び柔らかさを考慮して、用いる造粒装置を決定することが好ましい。例えば、含水率が３０％以上４０％未満の家畜糞尿１１の場合には篩装置を用い、含水率が４０％以上の家畜糞尿１１の場合には押出ペレタイザを用いる等である。本例では、含水率が３５．２％の鶏糞尿の場合には篩装置を用い、含水率が４０．５％の豚糞尿の場合には押出ペレタイザを用いている。

【0027】

造粒工程Ｓ１で形成する粒の大きさ及び形状は特に限定されず、大きさは例えば１ｍｍ以上の粒径であることが好ましく、この粒径は粒の径のうち最も小さい部分とする。本例では、鶏糞尿は１ｍｍ以上４．７４ｍｍ以下の粒径の粒状に形成しており、豚糞尿は、径６ｍｍで長さ１０ｍｍのペレットの粒状に形成している。なお、造粒工程Ｓ１は、粒状に形成した後に、篩によって、目的とする大きさよりも小さな粒を除去する除去工程を含んでいてもよい。本例では粒径１ｍｍ未満の粉末を除去する除去工程を含んでおり、用いた篩は開口１ｍｍのものである。

【0028】

接触処理工程Ｓ２は、家畜糞尿１１に過熱水蒸気を接触させる。接触処理工程Ｓ２は、バッチ（回分）式の接触処理装置と連続式の接触処理装置と、のいずれを用いて行ってもよい。接触処理工程Ｓ２の詳細については、別の図面を用いて後述する。

【0029】

冷却乾燥工程Ｓ３は、接触処理工程Ｓ２において高温になった処理物を冷却する冷却工程と、接触処理工程Ｓ２を経た処理物を乾燥させる乾燥工程とを有する。乾燥により含水率が減少するので、得られる糞尿処理物１３が軽量化して運搬等がより容易になってハンドリング性が向上するとともに、保存期間中における劣化が抑制される。処理対象物を加熱下で乾燥させてもよく、例えば本例では１００℃に設定した装置で乾燥を行っている。このように、加熱下で乾燥させる場合には、乾燥の後に冷却して例えば室温（概ね２５℃）まで降温させることが、処理物の表面における結露を抑制する観点で好ましい。冷却乾燥工程Ｓ３の詳細は、別の図面を用いて後述する。なお、冷却乾燥工程Ｓ３が無い場合には、接触処理工程Ｓ２により生成された処理物を糞尿処理物とし、この糞尿処理物を土壌改質組成物等として用いることができる。後述の第２、第３実施形態においても同様である。

【0030】

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態である家畜糞尿処理方法も第１実施形態と同様に、家畜糞尿１１を処理して糞尿処理物にする。本例では、図２に示すように、家畜糞尿１１に籾殻１５が混合された糞尿混合物１７を処理して糞尿処理物１３Ｂにする。家畜糞尿１１は、畜舎あるいは鶏舎等の家禽舎内において、敷料として使用された有機資材と混合され、本例ではそのように両者が混合した糞尿混合物１７を処理する。なお、家畜糞尿１１に、例えば処分したい籾殻１５がある場合には、その籾殻１５を家畜糞尿１１に添加して混合することにより、糞尿混合物１７を得てもよい。糞尿混合物１７における籾殻１５の質量Ｍ１２の割合は特に限定されない。得られる糞尿処理物１３Ｂも糞尿処理物１３Ａと同様に、土壌を改質する土壌改質組成物として用いることができるので、本例の家畜糞尿処理方法も土壌改質組成物の製造方法でもある。

【0031】

籾殻１５は、脱穀で籾（籾米）から脱離された外皮である。籾殻１５には、外皮の他に、籾摺りで脱離したものが含まれていてもよい。籾殻１５は、ケイ酸Ｓｉ（ＯＨ）_４を含有するケイ酸植物系有機資材の一例である。ケイ酸植物としては、例えば、籾米以外のイネ科植物や、一部のシダ植物（例えばヒカゲノカズラ）、一部のトクサ類等があり、これらを例えば乾燥したものもケイ酸植物系有機資材として用いることができる。ただし、籾殻１５は、量の確保を含めて入手がしやすいこと、牛舎等の畜舎や養鶏場等の家禽施設において敷料に用いられているなど扱いに慣れている者が多いこと等から、籾殻１５が好ましい。また、大量の籾殻１５を有効利用する観点からも、籾殻１５をケイ酸植物系有機資材として用いることが好ましい。

【0032】

本例の家畜糞尿処理方法は、処理対象物を糞尿混合物１７にしている他は、第１実施形態と同様である。すなわち、造粒工程Ｓ１と、接触処理工程Ｓ２と、冷却乾燥工程Ｓ３とを有し、造粒工程Ｓ１と冷却乾燥工程Ｓ３との少なくとも一方はなくてもよい。また、得られる糞尿処理物１３Ｂは籾殻１５が分解した分解物を含んでいる点が、第１実施形態と異なる。

【0033】

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態である家畜糞尿処理方法も第１実施形態及び第２実施形態と同様に、家畜糞尿１１を処理して糞尿処理物にする。本例では、図３に示すように、家畜糞尿１１に籾殻１５と珪質頁岩１９が混合された珪質頁岩混合物２１を処理して糞尿処理物１３Ｃにする。

【0034】

家畜糞尿処理方法は、造粒工程Ｓ１と、接触処理工程Ｓ２と、冷却乾燥工程Ｓ３とに加えて、粉砕工程Ｓ１１と、珪質頁岩混合工程Ｓ１２と、含水工程Ｓ１３とを有する。なお、造粒工程Ｓ１が含水工程Ｓ１３を含んでもよく、加水しながら造粒を行うことができる。この例において得られる糞尿処理物１３Ｃは、珪質頁岩１９が過熱水蒸気との接触処理により還元されたものを含んでいる点が、糞尿処理物１３Ｂと異なる。

【0035】

粉砕工程Ｓ１１は、例えば塊（ブロック）状や１ｍｍ以上の粒径である粒状の珪質頁岩１９を粉状に粉砕して粉状珪質頁岩１９Ａにする。珪質頁岩１９と粉状珪質頁岩１９Ａとは大きさのみが互いに異なり、成分や細孔（空隙）等の構造は互いに同じである。粉状珪質頁岩１９Ａを入手することができる場合には、粉砕工程Ｓ１１は不要である。珪質頁岩１９及び粉状珪質頁岩１９Ａの代わりに、珪質頁岩以外の珪藻土を用いてもよい。

【0036】

粉状珪質頁岩１９Ａの粒径は特に限定されない。本例では粒径が１ｍｍに満たない、すなわち１ｍｍ未満の微粒子である粉状珪質頁岩１９Ａとすることで、例えば後述の珪質頁岩混合工程Ｓ１２において糞尿混合物１７に加えた際に、加えた粉状珪質頁岩１９Ａの一部が上方にわずかに浮上して舞い、珪質頁岩１９及び粉状珪質頁岩１９Ａがもつ消臭機能により、糞尿混合物１７から発せられた臭いが低減される。このように、粉状珪質頁岩１９Ａは、糞尿混合物１７に加えた際に、加えた粉状珪質頁岩１９Ａの一部が上方に浮上する程度の粒径であることが好ましい。また、珪質頁岩１９を粉状の粉状珪質頁岩１９Ａに粉砕することにより、糞尿混合物１７との接触面積がより大きくなるので、糞尿混合物１７と混合された場合に糞尿混合物１７の臭いがより低減する。以上のように、粉状珪質頁岩１９Ａは、糞尿混合物１７に対する消臭効果が、粉砕する前の珪質頁岩１９よりも高いので好ましく、また、珪質頁岩混合工程Ｓ１２においてより迅速かつより均一に糞尿混合物１７と混合する観点でも、珪質頁岩１９を粉砕工程Ｓ１１により粉状に粉砕することが好ましい。なお、粉状珪質頁岩１９Ａの粒径は不均一、すなわち粒によって異なっていてよい。

【0037】

珪質頁岩混合工程Ｓ１２は、糞尿混合物１７の臭いを低減させるため、及び、糞尿混合物１７に含まれている籾殻１５を研磨したり粉砕するためのものであり、さらに、粉状珪質頁岩１９Ａを含んだ珪質頁岩混合物２１を得るためのものである。珪質頁岩混合工程Ｓ１２は、糞尿混合物１７と粉状珪質頁岩１９Ａとを混合して珪質頁岩混合物２１とする。混合は、例えば攪拌により全体が均質になるように行い、全体に粉状珪質頁岩１９Ａが分散している状態にすることが好ましい。

【0038】

珪質頁岩混合工程Ｓ１２は、糞尿混合物１７と粉状珪質頁岩１９Ａとの一方に他方を加えればよい。本例では糞尿混合物１７に粉状珪質頁岩１９Ａを添加している。糞尿混合物１７に粉状珪質頁岩１９Ａを添加することにより、粉状珪質頁岩１９Ａに糞尿混合物１７を添加する場合に比べて、添加の際に粉状珪質頁岩１９Ａの一部が前述のようにわずかに浮上して舞い上がるので、糞尿混合物１７からの臭気を低減する効果がより高い。糞尿混合物１７に対して粉状珪質頁岩１９Ａを添加する場合には、混合する粉状珪質頁岩１９Ａの全量を一度に添加して攪拌してもよいし、複数回に分けて添加し、添加する毎に糞尿混合物１７と粉状珪質頁岩１９Ａとを攪拌してもよい。

【0039】

粉状珪質頁岩１９Ａは、上記のように非常に小さな微粒子であるので糞尿混合物１７との接触面積が例えば粉砕前の珪質頁岩１９と比べて非常に大きく、かつ、珪質頁岩混合物２１の全体に分散した状態になるから、糞尿混合物１７の臭いが確実に低減する。糞尿混合物１７の籾殻１５は、籾殻１５よりも硬い粉状珪質頁岩１９Ａとの混合により、研磨されたり粉砕されるなど、組織間に空隙が形成されたり、一部の組織がはがれるなど、組織等が壊される。これにより、後工程である含水工程Ｓ１３において、籾殻１５が確実かつ迅速に吸水する。

【0040】

糞尿混合物１７と混合する粉状珪質頁岩１９Ａの質量Ｍ１９は、糞尿混合物１７の質量をＭ１７とするときに、０．０３×Ｍ１７以上０．２０×Ｍ１７以下の範囲内であることが好ましい。質量Ｍ１９が０．０３×Ｍ１７以上である場合には、０．０３×Ｍ１７未満の場合に比べて、糞尿の臭いがより確実に低減し、かつ、籾殻１５の組織が壊されて含水工程Ｓ１３における籾殻１５の吸水がより促進する。質量Ｍ１９は０．２０×Ｍ１７よりも多くてもよいが、０．２０×Ｍ１７を超えても０．２０×Ｍ１７と比べた場合と特に利点はなく、０．２０×Ｍ１７以下とすれば十分に臭いが低減するとともに籾殻１５の組織が壊される。質量Ｍ１９は、０．０４×Ｍ１７以上０．１５×Ｍ１７以下の範囲内であることがより好ましく、０．０５×Ｍ１７以上０．１０×Ｍ１７以下の範囲内であることがより好ましい。

【0041】

含水工程Ｓ１３は、後に行う接触処理工程Ｓ２において、メイラード反応を抑制しつつ、珪質頁岩混合物２１に含まれる籾殻１５の層構造の破壊や籾殻１５の分解を促進させるためのものである。含水工程Ｓ１３は、珪質頁岩混合物２１に液体の水２４を含ませる。具体的には、多孔質である粉状珪質頁岩１９Ａの細孔と、籾殻１５とに水２４を入り込ませる。粉状珪質頁岩１９Ａに水２４を含ませることにより、メイラード反応が抑制された状態で、接触処理工程Ｓ２における籾殻１５の層構造の破壊及び分解が促進される。水２４は、特に限定されず、糞尿処理物１３Ｂの用途に応じて清浄度を考慮するとよい。本例では糞尿処理物１３Ｂを土壌改質組成物として用いる場合を考慮して、ヒトが飲料として摂取できる程度の清浄度のものを使用しており、例えば水道水や脱イオン水を用いている。水２４としてのその他のものとしては、蒸留水、イオン交換水、ＲＯ（逆浸透）膜により精製されたＲＯ水等が挙げられる。

【0042】

造粒工程Ｓ１は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、接触処理工程Ｓ２に供する処理対象物を粒状に形成するためのものであり、当該処理対象物は、水を含んだ状態の珪質頁岩混合物２１である。造粒工程Ｓ１は、含水工程Ｓ１３を図３に示すように造粒工程Ｓ１の前に行う場合には、水を含んだ状態の珪質頁岩混合物２１を粒状に形成し、前述のように含水工程Ｓ１３を造粒工程Ｓ１内で実施する場合には、珪質頁岩混合物２１に加水をしながら粒状にする。なお、含水工程Ｓ１３で含水率が過度に大きい場合など、粒状に形成しにくい場合には、この造粒工程Ｓ１において多少の乾燥を行ってもよい。このようにして、粒状に形成された粒状混合物２２とすることにより、後工程における処理の均一性によりハンドリング性（取り扱いやすさ）が向上し、また、得られる糞尿処理物１３Ｃの品質が向上する。

【0043】

接触処理工程Ｓ２は、家畜糞尿１１を含む粒状混合物２２を例えば土壌改質組成物及び有機質素材として用いることができる糞尿処理物１３Ｃにするためのものである。接触処理工程Ｓ２は、粒状混合物２２に過熱水蒸気２３（図５参照）を接触させ、これにより糞尿処理物１３Ｃが得られる。

【0044】

本例における冷却乾燥工程Ｓ３は、接触処理工程Ｓ２を経た粒状混合物２２を冷却及び乾燥する。

【0045】

原料である珪質頁岩１９について説明する。ここで、珪質頁岩１９の細孔は、ＩＵＰＡＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｏｎ ｏｆ Ｐｕｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、国際純正及び応用化学連合）においては、細孔径が２ｎｍ以下である細孔をミクロ孔（ミクロポア）、細孔径が２ｎｍ以上５０ｎｍ以下である細孔をメソ孔（メソポア）、細孔径が５０ｎｍ以上である細孔をマクロ孔（マクロポア）と分類される。この分類に基づいた場合に、珪質頁岩１９は、ミクロ孔とメソ孔とマクロ孔とのいずれも有し、これらが共に存在している。マクロ孔を画定する内壁面にはメソ孔が形成され、メソ孔を画定する内壁面にはミクロ孔が形成されていると後述の細孔分布曲線等から考えられる。なお、メソ孔とミクロ孔とのそれぞれは、珪質頁岩１９において独立して存在しているものもあり、また、ミクロ孔の中にはマクロ孔の内壁面に形成されているものもある。

【0046】

糞尿処理物１３Ｃは、珪質頁岩１９を粉砕した粉状珪質頁岩１９Ａを用いて得られており、製造においては粉状珪質頁岩１９Ａの成分を脱離させるような特段の処理は行っていない。そのため、糞尿処理物１３Ｃに含有される粉状珪質頁岩１９Ａは、原料である珪質頁岩１９と概ね同等の細孔半径及び細孔分布を有する。なお、珪質頁岩には細孔を画定する内壁面に微生物（細菌、菌類、ウイルスなど）などが付着している可能性があり、珪質頁岩の細孔の大きさはこれらの付着物の有無を考慮して測定することはできない。したがって、原料である珪質頁岩１９の細孔の大きさの測定結果と、糞尿処理物１３Ｃに含まれる粉状珪質頁岩１９Ａ由来の多孔質体成分における細孔の大きさの測定結果とはごくわずかに差がある可能性はある。しかし、後述の過熱水蒸気との接触処理は、微生物等の付着物は脱離しても、珪質頁岩１９の成分自体を脱離させるものではないので、多孔質体成分における細孔の大きさは、原料である珪質頁岩１９の細孔の大きさと同じものとみなすことができる。

【0047】

原料である珪質頁岩１９は、細孔半径が大きくても１０μｍである。珪質頁岩１９は、図４に示すように、細孔半径と細孔容積との関係を示す細孔分布曲線において、細孔半径が０ｎｍよりも大きく１０ｎｍ以下の第１範囲に０．０２ｃｍ^３／ｇを超える第１ピークと、１００ｎｍ以上１０μｍ以下の第２範囲に０．０２ｃｍ^３／ｇを超える第２ピークとを有する。したがって、糞尿処理物１３Ｃに含有される多孔質体成分である粉状珪質頁岩１９Ａも同様に、細孔半径が大きくても１０μｍである。なお、図４に示す細孔分布曲線は、加圧成型した珪質頁岩１９におけるデータであるが、この点、マクロ孔とメソ孔とマイクロ孔とからなる細孔分布には加圧成型は影響を与えないと（公）幌延地圏環境研究所から報告を受けている。図４の縦軸は細孔容積、横軸は細孔半径であり対数表記としている。

【0048】

珪質頁岩は、地理学的には珪藻土の一種として分類されており、珪藻土も細孔を有することが一般に知られている。稚内層珪質頁岩及び日本国内で産出される主な珪藻土は、表１に示す細孔特性をそれぞれ有する。表１の「珪藻土平均比表面積」は、秋田珪藻土、石川珪藻土、岡山珪藻土、大分珪藻土の４種の珪藻土の各比表面積ｘ１の平均値ａｖ１であり、「比表面積の珪藻土平均に対する割合」は、ｘ１／ａｖ１の算出式にて求める。表１の「珪藻土平均細孔容積」は、４種の珪藻土の各細孔容積ｘ２の平均値ａｖ２であり、「細孔容積の珪藻土平均に対する割合」は、ｘ２／ａｖ２の算出式にて求める。表１の「珪藻土平均細孔半径」は、４種の珪藻土の各平均細孔半径ｘ３の平均値ａｖ３であり、「平均細孔半径の珪藻土平均に対する割合」は、ｘ３／ａｖ３の算出式にて求める。表１は、幌延砂利工業株式会社（現在の株式会社セレア）が公益財団法人北海道科学技術総合振興センター幌延地圏環境研究所に成型珪質頁岩の分析を依頼し、当該研究所から幌延砂利工業株式会社への報告書より抜粋である。また、幌延町字上幌延の稚内層硬質頁岩は表２に示す基本性状を有する。表２の出典は（公）幌延地圏環境研究所からの上記報告書である。表１中の「稚内層珪質頁岩」及び表２中の「上幌延産出硬質頁岩」は上記幌延町字上幌延の稚内層硬質頁岩であり、本例で用いている珪質頁岩１９である。ただし、原料として用いる珪質頁岩は、本例の珪質頁岩１９に限定されず、例えば上記の第２ピークをもたない珪藻土及び珪質頁岩でもよいし、細孔半径が０ｎｍよりも大きく１０ｎｍ以下の第１範囲にピークはあるもののそのピークが０．０２ｃｍ^３／ｇよりも小さい珪藻土及び珪質頁岩でもよい。

【0049】

【表1】

【0050】

【表2】

【0051】

珪質頁岩１９は特に限定されないが、前述の稚内層珪質頁岩を用いることが上記の細孔をもつことから好ましい。本例で用いている珪質頁岩１９の物性を表３に示す。表３に示す物性値は、北海道立工業試験場及び北海道立中央農業試験場（現、地方独立行政法人北海道立総合研究機構内）による分析結果をまとめて一覧にしたものである。

【0052】

表３の「吸水率」は、北海道立工業試験場での分析結果である。分析方法は、試料を乾燥後、２４時間吸水させて、表面の水分を除去した後に試料の重量を測定した。その後、１５０℃に設定した乾燥機により８時間乾燥し、乾燥した試料の重量を測定した。乾燥前の重量と乾燥後の重量とから吸水率を求めた。なお、試料は、粒径１ｍｍの試料と８ｍｍの試料との２種類であり、粒径１ｍｍについては試料２つの吸水率の平均値、粒径８ｍｍについては試料４つの吸水率の平均値である。

【0053】

表３の「吸湿率」は、北海道立工業試験場での分析結果である（工試成績第１９３１２３号）。試験方法は、絶乾試料１ｇを秤量びんに精秤し、温度２５℃一定の恒温恒湿槽内で、湿度を２４時間毎に９０％ＲＨ、５０％ＲＨと変化させた。それぞれの雰囲気における試料の質量を測定し、以下の算出式で吸湿率を算出した。
吸湿率（％）＝１００×吸湿量／絶乾質量

【0054】

表３の「塩基交換容量」は、北海道立中央農業試験場での分析結果である（中農環保第１－４２号）。分析法は、「土壌および作物栄養の診断基準－分析法（改訂版）－」（北海道農政部、道立中央農試、１９９２）による。この分析法（土壌分析法）は、酢酸アンモニウム抽出－ショーレンベルガー法－ホルモル滴定法を用いている。

【0055】

表３の「有効水分量」は、北海道立中央農業試験場での分析結果である（中農環保第１－３７号）。分析法は、「土壌および作物栄養の診断基準－分析法（改訂版）－」（北海道農政部、道立中央農試、１９９２）による。この分析法（土壌分析法）では、１００ｍｌ採土管に試料現物を詰め、飽水後、三相計で気相を測り、以降、遠心法でｐＦ３段階について測定した。最後に１０５℃で熱乾燥し、含水量を測定した。ｐＦ０の含水量は飽水時の含水量と気相割合を加えた値とした。

【0056】

【表3】

【0057】

糞尿処理物１３Ｃは、例えば図５に示す家畜糞尿処理設備（以下、単に「処理設備」と称する）３１により得ることができる。処理設備３１は、家畜糞尿１１を処理して糞尿処理物１３Ｃを得るためのものであるとともに、家畜糞尿１１から土壌改質組成物を製造する土壌改質組成物製造設備でもある。

【0058】

処理設備３１は、粉砕装置３３と、混合造粒装置３４と、過熱水蒸気接触処理装置（以下、単に「接触処理装置」と称する）３５と、冷却乾燥装置３６とを備える。粉砕装置３３は、粉砕工程Ｓ１１（図３参照）のためのものであり、珪質頁岩１９を粉砕して粉状珪質頁岩１９Ａにする。本例における珪質頁岩１９は、採掘された状態の不定形の塊状となっており、径が例えば１００ｍｍを超えるような大きなサイズである場合がある。粉状珪質頁岩１９Ａを入手することができる場合には、前述の通り粉砕工程Ｓ１１は不要であるから粉砕装置３３は無くてもよい。粉状珪質頁岩１９Ａの大きさは、珪質頁岩１９の粉砕の程度により調整することができる。また、混合造粒装置３４が珪質頁岩１９を粉状に粉砕する機能を有している場合には、粉砕装置３３を用いなくてもよく、本例でも粉砕装置３３を使用せずに混合造粒装置３４にて粉砕している。

【0059】

粉砕装置３３としては、珪質頁岩１９を粉砕できるものであれば特に限定されず、市販の粉砕装置でもよい。珪質頁岩１９の処理量（粉砕する量）、粉状珪質頁岩１９Ａの目的とする粒度等とに応じて、粉砕機（ローラミル、ジェットミル、高速回転粉砕機、容器駆動型ミル等）と破砕機（ジョークラッシャ、バケットクラッシャ、ジイトレトリクラツシャ、コーンクラッシャ、ダブルロールクラッシャ、インパクトクラッシャ等）から選ばれる少なくとも２種を組み合わせて使用してもよい。例えば、（株）ホーライ製のインパクト型と二軸型との破砕機と高速回転粉砕機とを組み合わせ、粒度の調整を兼ねた粉砕を行うことができる。

【0060】

混合造粒装置３４は、珪質頁岩混合工程Ｓ１２、含水工程Ｓ１３、造粒工程Ｓ１のためのものであり、家畜糞尿１１と籾殻１５と粉状珪質頁岩１９Ａと水２４とから粒状混合物２２を得る。なお、本例では、前述の通り、粉砕工程Ｓ１１もこの混合造粒装置３４で行っている。家畜糞尿１１の種類に応じて家畜糞尿１１が粉砕可能な程度にまで乾燥させて粒状に粉砕してもよい。混合造粒装置３４で行う造粒工程Ｓ１は、前述のようにペレットあるいは球状等の粒状に成形する。

【0061】

接触処置装置３５は、接触処理工程Ｓ２のためのものである。接触処理装置としてはバッチ（回分）式のものと連続式のものとがあり、接触処理装置３５はバッチ式のものとしている。接触処理装置３５は、接触処理部３７と過熱水蒸気供給部３８等で構成されている。過熱水蒸気供給部３８は過熱水蒸気２３（図７参照）を接触処理部３７に供給するためのものであり、接触処理部３７と接続している。接触処理部３７は、過熱水蒸気供給部３８によって供給された過熱水蒸気２３を、水２４を含んだ状態の粒状混合物２２に接触させることにより、粒状混合物２２を昇温させる。これにより粒状混合物２２に含まれている籾殻１５及び家畜糞尿１１が分解し、糞尿処理物１３Ｃがメイラード反応が抑えられた状態で生成する。

【0062】

過熱水蒸気供給部３８は接触処理装置３５に備えられているが、過熱水蒸気供給部３８は接触処理部３７と接続していれば接触処理装置３５の外部に設けられた外部装置であってもよい。なお、接触処理装置３５の詳細は、別の図面を用いて後述する。

【0063】

冷却乾燥装置３６は、冷却乾燥工程Ｓ３のためのものである。過熱水蒸気処理の特徴は、処理対象物（この例では粒状混合物２２）の各粒の中心温度が高くなるように昇温させ、処理直後は水蒸気を含有していることである。この状態を利用して、本例の冷却乾燥装置３６は、減圧下において、効率的に減圧乾燥による含水率の低下と気化熱の発生による急冷とを行う。これにより、品温低下を抑制しつつ乾燥を行う。接触処理後の結露を防ぐことで殺菌効果を維持する。このように、冷却乾燥装置３６は、換言すると、結露防止装置である。なお、第１実施形態及び第２実施形態の冷却乾燥工程Ｓ３もこの冷却乾燥装置３６により行っている。なお、冷却乾燥装置３６の詳細については、別の図面を用いて後述する。

【0064】

前述の混合造粒装置３４の一例は、図６に示すように、糞尿混合物１７と粉状珪質頁岩１９Ａとを供給する供給部４０と、糞尿混合物１７と粉状珪質頁岩１９Ａとが収容される容器としてのパン４１と、回転機構４２と、角度調整機構４３と、水供給部４４と、回収部４５とを備える。パン４１は、上部が開口した円形の容器であり、設定された所定の傾きにパン４１を支持する支持板４１ａを有し、周方向において回転自在に支持板４１ａに設けられている。支持板４１ａは、パン４１を設けている面とは反対側の面が、水平方向に延びた支持棒４１ｂに固定されている。

【0065】

回転機構４２は、パン４１を回転させるモータ（図示無し）と、モータのオンとオフとを切り替えたり回転速度を調節する回転コントローラ（図示無し）とを有し、モータは、支持板４１ａのパン４１が設けられている反対側の面に設けられている。回転コントローラは、モータのオンとオフとを切り替えることによりパン４１の回転及び停止とを制御し、モータの回転速度を調節することによりパン４１の回転速度を調節する。

【0066】

角度調節機構４３は、支持棒４１ｂの軸心を回転中心にして支持棒４１ｂを周方向に回転させることにより、パン４１を所定の傾きに調節する。パン４１は、角度調節機構４３により所定の角度に傾けられ、傾いた姿勢で、回転機構４２により所定の回転速度で回転する。

【0067】

パン４１の上方には水２４（図３参照）を出すノズル４７が配され、ノズル４７は固定部材４７ａにより支持板４１ａに固定されている。ノズル４７は支持板４１ａに固定されていることで、支持板４１ａに設けられているパン４１と一体に傾く。固定部材４７ａは水を案内する通水路（図示無し）が内部に形成されており、水供給部４４は固定部材４７ａを介してノズル４７に接続し、水２４をノズル４７に送る。これにより、傾いた姿勢で回転中のパン４１の内部に水２４が供給され、含水工程Ｓ１３を実施することができる。ノズル４７は、特に限定されず、水２４を液滴状に出す噴霧ノズルでもよいし、流水状に出す流出ノズルでもよい。

【0068】

パン４１の内部には、パン４１の内壁に付着した糞尿混合物１７及び粉状珪質頁岩１９Ａを掻き取るスクレーパ４８が設けられ、スクレーパ４８は固定部材４８ａにより、ノズル４７と同様に支持板４１ａに固定されている。スクレーパ４８は支持板４１ａに固定されていることで、支持板４１ａに設けられているパン４１と一体に傾く。これにより、傾いた姿勢で回転中のパン４１の内壁から、付着している糞尿混合物１７及び粉状珪質頁岩１９Ａとが掻き取られ、糞尿混合物１７と粉状珪質頁岩１９Ａとがより迅速に均一な状態に混合されるとともに、水２４が全体に均等かつ迅速にいきわたりやすい。スクレーパ４８はこのように糞尿混合物１７及び粉状珪質頁岩１９Ａをパン４１の内壁から掻き取るためのものであるから、図６に示すようにパン４１の内側の側壁のみならず、内側の底面から掻き取ることができるように設けられてもよい。

【0069】

傾斜した姿勢で回転中のパン４１に、糞尿混合物１７と粉状珪質頁岩１９Ａとが例えば連続的に供給部４０により供給され、水供給部４４により水２４を供給することにより、糞尿混合物１７と粉状珪質頁岩１９Ａとは湿潤して転動しながら混合されるとともに所定の粒径に成長する。パン４１は回転しているから遠心力により粒の成長に伴いパン４１の内部における転動軌道が次第に小さくなり、所定の粒径に達すると、傾斜したパン４１の下側の縁部から粒状混合物２２として排出される。パン４１の回転速度とパン４１の傾きとを調整することにより、転動軌道と粒の排出のタイミングとが調整され、目的とする粒径の粒状混合物２２が得られる。なお、供給する水２４の温度は特に限定されず、本例では室温（概ね２５℃）としている。

【0070】

糞尿混合物１７に加える粉状珪質頁岩１９Ａの質量は特に限定されないが、糞尿混合物１７の質量をＭ１７とするときに、粒状混合物２２の質量が（０．０５×Ｍ１７）％以上（０．１０×Ｍ１７）％以下の範囲内になるようにすることが好ましい。

【0071】

粒状混合物２２の含水率は特に限定されないが、２０％以上４５％以下の範囲内であることが好ましい。含水率が２０％以上であることにより、２０％よりも低い場合に比べて、接触処理工程Ｓ２において、メイラード反応がより確実に抑えられた状態で、籾殻１５の層構造の破壊や籾殻１５の分解がより確実に促進する。含水率は４５％よりも高くても４５％の場合と特に差はないため、５０％で十分な含水率と言える。含水率は、３０％以上４５％以下の範囲内であることがより好ましく、３５％以上４５％以下の範囲内であることがさらに好ましい。なお、上記の含水率（単位は％）は、糞尿混合物１７の質量をＭ１７、粉状珪質頁岩１９Ａの質量をＭ１９Ａ、粒状混合物２２の質量をＭ２２とするときに、｛Ｍ２２－（Ｍ１７＋Ｍ１９Ａ）｝／Ｍ１７で求められる値である。

【0072】

回収部４５は、傾斜した姿勢のパン４１の下側に配され、形成された粒状混合物２２を回収する。回収部４５の下方に、例えば容器を配することによりこの容器中へ粒状混合物２２は案内される。

【0073】

混合造粒装置３４としては、公知のパン造粒装置を用いることができ、市販されているパン造粒装置でもよい。この例では、混合造粒装置３４により珪質頁岩混合工程Ｓ１２と含水工程Ｓ１３と造粒工程Ｓ１とを実施しており、これらの水２４の供給の開始タイミングを変えることにより、珪質頁岩混合工程Ｓ１２と含水工程Ｓ１３とを同時に行ったり、あるいは珪質頁岩混合工程Ｓ１２の後に含水工程Ｓ１３を行ったりしている。また、パン４１の姿勢を水２４の供給開始のタイミングとパン４１を傾けるタイミングとを調整することにより、含水工程Ｓ１３と造粒工程Ｓ１とのタイミングを調整することができる。例えば、傾かない非傾斜姿勢において水２４を供給することにより含水工程Ｓ１３を行い、含水工程Ｓ１３の途中からパン４１を傾斜姿勢として含水工程Ｓ１３及び造粒工程Ｓ１とを並行して行い、あるいは、含水工程Ｓ１３を終了してからパン４１を傾斜姿勢にすることで含水工程Ｓ１３の後に造粒工程Ｓ１を行うことができる。また、家畜糞尿１１が、接触処理工程Ｓ２においてメイラード反応が抑制される程度の水分を十分に含有している場合には、含水工程Ｓ１３を行わなくてもよく、その場合には、ノズル４７及び水供給部４４は省略してよい。さらに、前述のように造粒工程Ｓ１において家畜糞尿１１を幾分乾燥させる場合には、例えば乾燥したエアを吹き付けるなどして乾燥を促進させて造粒を行ってもよい。

【0074】

造粒の方法としては、湿式造粒方法と乾式造粒方法とがあり、造粒工程Ｓ１はいずれの方法で行ってもよく、上記の本例の方法は、湿式造粒方法のパン造粒法である。湿式造粒方法には例えば転動造粒法と押出造粒法とがあり、パン造粒法は転動造粒法のひとつである。転動造粒法は、水などの液体を使用して原料粉末を湿潤させ、粉末同士に液架橋を生成させて付着や結合を経て粒子を形成する。転動造粒法には、パン造粒法の他にドラム造粒法があり、傾斜配置された円筒形のドラムを回転させながら、ドラムの上端から粉末と水などの液体を入れて、転動させて造粒する。押出造粒法は、粉体に造粒促進剤と水などの液体を加えて、混合、混錬してから、スクリュやブランジャ、ローラ等を用いて、多孔板を通して押し出し、切断機で一定の長さに切断することにより円柱状の粒を形成する。

【0075】

造粒工程Ｓ１は、ドラム造粒法などの他の転動造粒法と、押出造粒法とを採用して実施することができる。乾式造粒方法は、液体を添加することなく粉末を粒状に形成する方法であり、含水率が高く、粘性も高い家禽糞尿を家畜糞尿１１とする場合には、これを３０％前後まで乾燥し、ピンミル等の粉砕機を使用して不定形の粒状とする。また、ロールに鋳型であるダイキャビティを形成し、そこに入り込んだ粉体を高圧力で圧縮して固めるブリケット造粒法などがある。高圧成形は、後工程の接触処理での有機物分解が不均一となることがあるので、本例では用いていない。

【0076】

造粒工程Ｓ１は、水２４を含んだ状態の珪質頁岩混合物２１を乾式造粒方法で実施してもよい。ただし、珪質頁岩混合物２１の含水率は少なくとも４０％とすることが確実な造粒を行うために好ましく、造粒工程Ｓ１中において含水率を４０％以上に保持することがより好ましい。なお、珪質頁岩混合物２１の含水率は、可能な限り高くしてもよい。

【0077】

接触処理装置３５について、図７を参照しながら説明する。過熱水蒸気供給部３８は、接触処理工程Ｓ２（図３参照）を実施する装置の一例である。なお、この接触処理装置３５は、第１実施形態及び第２実施形態の接触処理工程Ｓ２にも用いられる。第１実施形態においてこの接触処理装置３５で処理する処理対象物は家畜糞尿１１であり、第２実施形態においては糞尿混合物１７である。液体の水から過熱水蒸気２３を生成する水蒸気生成部５１と、バルブ５２と、水蒸気生成部５１及びバルブ５２を統括して制御するコントローラ５３とを備える。水蒸気生成部５１には液体の水が供給され、コントローラ５３の制御のもと、生成する過熱水蒸気２３の量、及び過熱水蒸気２３の温度が調節される。また、バルブ５２は、コントローラ５３によって開度（開閉を含む）が制御され、これによって接触処理部３７へ供給する過熱水蒸気２３の流量（供給流量）が調節される。なお、バルブ５２を例えば全開など一定の開度に保持して、水蒸気生成部５１での過熱水蒸気２３の生成速度を調節することにより、接触処理部３７へ供給する過熱水蒸気の流量を調節してもよい。

【0078】

接触処理部３７は、処理部本体５６と処理部本体５６を支持する支持台５７とを備える。処理部本体５６は、粒状混合物２２が載置される３つの載置具５８Ａ～５８Ｃと、載置具５８Ａ～５８Ｃを支持する板状の支持部材６１と、過熱水蒸気２３を載置具５８Ａ～５８Ｃに供給する供給管６２とを備える。３つの載置具５８Ａ～５８Ｃは、鉛直方向すなわち上下方向において間隔を空けて配され、下から順に符号５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃを付す。なお、以降の説明において、載置具５８Ａ～５８Ｃを区別しない場合には載置具５８と記載する。載置具５８を複数配する場合には本例のように上下方向に間隔を空けて設置することが好ましい。載置具５８の数は限定されず、接触処理工程Ｓ２に供する粒状混合物２２の量などに応じて決定すればよい。

【0079】

支持部材６１は、載置具５８を支持するためのものであり、一対設けている。この例では、供給管６２の先端開口である過熱水蒸気２３の送出口６２оが載置具５８Ａの下方に位置するように供給管６２を配置する目的で、支持部材６１を支持台５７上に設けている。支持部材６１は、起立した姿勢で支持台５７に固定され、一対の支持部材６１の互いに対面する対面壁には載置具５８を支持する突起６１ａが形成されている。一対の支持部材６１は、突起６１ａの高さが互いに等しくされており、載置具５８は姿勢を維持した状態で床面から浮いた状態で支持される。突起６１ａの形状は特に限定されず、本例では水平方向に延びて形成しており、載置具５８がこの突起６１ａに沿ってスライド移動し、支持部材６１に対して着脱自在となっている。なお、一対の支持部材６１が対面する方向をＸ方向とする。

【0080】

載置具５８は、上面が開放した箱状に形成されており、メッシュ部材５８ａと、メッシュ部材５８ａに張力を付与した状態で支持するフレーム５８ｂとを備える。載置具５８は６０ｃｍ×４０ｃｍ×高さ８ｃｍの外寸であるが、載置具５８の大きさは特に限定されない。フレーム５８ｂは、メッシュ部材５８ａに対して斜めに起立した姿勢となっており、これにより、上記の突起６１ａに支持されるとともに、載置された粒状混合物２２の載置具５８からの落下を抑制している。ただし、粒状混合物２２を載置する量が少ない場合などには落下しにくいから、落下の可能性に応じて、フレーム５８ｂの代わりに、メッシュ部材５８ａと同様に水平方向に平坦なフレームを用いてもよい。

【0081】

メッシュ部材５８ａは、粒状混合物２２を保持するとともに、下方からの過熱水蒸気２３を粒状混合物２２に案内するためのものである。メッシュ部材５８ａは、厚み方向に貫通した貫通孔としての網目を複数有し、これらの各網目は、過熱水蒸気２３を通過させる。この例では、過熱水蒸気２３は後述するように載置具５８Ａの下面に向かって供給管６２の送出口６２оから送出され、メッシュ部材５８ａの網目により載置具５８の上面側に案内される。その結果、過熱水蒸気２３はメッシュ部材５８ａ上の粒状混合物２２に接触する。このように、載置具５８は過熱水蒸気２３を接触させる間の粒状混合物２２を支持する支持部材として機能し、網目が、送出された過熱水蒸気２３を粒状混合物２２へ案内する案内路として機能する。なお、メッシュ部材５８ａは矩形であるが、矩形以外の例えば円形であってもよい。

【0082】

メッシュ部材５８ａは、例えば金属で形成された網であり、フレーム５８ｂも金属で形成されている。金属としては、過熱水蒸気２３と接触しても溶解せずに形状を保持できるものであれば特に限定されない。本例のメッシュ部材５８ａ及びフレーム５８ｂの素材はステンレス鋼である。メッシュ部材５８ａは粒状混合物２２を支持する支持部材として機能するために、網目は粒状混合物２２が通過しない大きさとする。粒状混合物２２が通過してしまう場合には、複数のメッシュ部材５８ａを、互いの網目がずれた位置となる状態に、厚み方向に重ねて配し、複数のメッシュ部材５８ａの各網目よりも小さい網目を形成してもよい。なお、メッシュ部材５８ａは、第１実施形態においては粒状にされた糞尿処理物１１、第２実施形態においては粒状にされた糞尿混合物１７が通過しない大きさのものとする。

【0083】

メッシュ部材５８ａは多孔部材の一例であり、多孔部材はメッシュ部材５８ａに限られない。例えば、金属板に例えばパンチング処理によって孔を複数形成した多孔板でもよい。また、多孔板を厚み方向に複数重ねて用いてもよいし、多孔板とメッシュ部材５８ａとを厚み方向に重ねて用いてもよい。

【0084】

供給管６２は過熱水蒸気供給部３８に接続し、送出口６２оが載置具５８の下面に向くように配されている。載置具５８を本例のように複数設けた場合には、供給管６２を複数の載置具５８の各々の下方に供給管６２を設置して各々の下面に送出口６２оを向けてもよい。しかし、過熱水蒸気２３は送出口６２оから送出されると上方へ向かうので、供給管６２は、複数の載置具５８のうち最も下の載置具３８Ａにのみ配する態様であっても、過熱水蒸気２３はすべての載置具５８Ａ～５８Ｃ上の粒状混合物２２に案内されるので十分である。

【0085】

供給管６２は、本例では、水平面上で交差する２方向のうちの一方において対面するように２つが一対の支持部材６１の個々の下方に設けられており、個々の送出口６２оは、Ｘ方向において支持部材６１よりも内側に位置している（図８参照）。これにより、送出口６２оから出た過熱水蒸気２３は、板状の支持部材６１により一対の支持部材６１の間で上方に向けて案内される。そのため、載置具５８Ａ～５８Ｃに載置されている粒状混合物２２に案内されて接触するとともに、送出された過熱水蒸気２３が粒状混合物２２への接触に無駄なく利用される。また、この構成によると、過熱水蒸気が下方から上向きに供給されるので、水を多く含んだ処理対象物であっても、処理空間の温度が均一になりやすく、処理対象物に対してより均等に接触処理が行われる。

【0086】

粒状混合物２２に過熱水蒸気２３が接触することにより、粒状混合物２２は各粒の中央まで加熱されて、粒状混合物２２に含まれていた液体の水２４（図５参照）が気体の水、すなわち水蒸気になる。水２４を含んでいる粒状混合物２２に過熱水蒸気２３を接触させることにより、家畜糞尿１１に含まれていた有機質は、メイラード反応が抑制されつつ、嫌気性発酵の場合と同程度以上に分解して低分子化する。これにより、数か月の発酵時間をかけて得られる慣行堆肥と同等の可給化成分を有する糞尿処理物１３Ｃとなり、土壌改質組成物として用いることができる。

【0087】

ここで、以下の説明において糞尿処理物１３Ａ～１３Ｃを区別しない場合には、糞尿処理物１３と記載する。市販されている堆肥が弱塩基性である。これに対して、得られる糞尿処理物１３は数μｍ以下の水溶解（分散）性微粒子が乾物換算で５０％以上となり、水に溶解（分散を含む）させたその溶液は弱酸性を示し、作物の吸肥時の阻害要因とはならないので好ましい。また、家畜糞尿１１を発酵させた発酵処理物は、弱塩基性を示すため土壌微生物活性の抑制が認められ、作物根も吸肥が阻害されるｐＨ（水素イオン指数）であり、施用量及び時期に注意を要する。これに対し、家畜糞尿１１に含まれていた有機質が低分子化した糞尿処理物１３は、モデル系において、土壌に加えてから２４時間以内に７０％以上が可給化し、すなわち水溶性荷電物質になる。糞尿処理物１３は土壌浸出液で加水することにより、土壌微生物の呼吸量の増加、及び、酸化還元電位の降下が認められている。

【0088】

処理空間の温度は、１６０℃以上４００℃以下の範囲内であることがより好ましく、１７０℃以上４００℃以下の範囲内であることがさらに好ましく、１８０℃以上２５０℃以下の範囲内であることが特に好ましい。処理空間の温度は、載置台５８周辺の温度を検出し、この検出した温度を処理空間の温度とみなしてよい。載置台５８周辺の温度は、例えば、支持部材６１の載置具５８が設置される側の壁面に温度センサ（図示無し）などを設けて検出することができる。

【0089】

水蒸気生成部５１で生成される過熱水蒸気２３の流量の最大値は、過熱水蒸気２３の温度により変化し、またこの変化の程度は用いる水蒸気生成部５１によって異なる。例えば、過熱水蒸気２３の温度が１００℃低下すると１．５倍増加する水蒸気生成部５１もある。また、流量調節は再現性に乏しい。そのため、過熱水蒸気２３の温度と過熱水蒸気２３を生成させるための液体の水量とは一定として行うようにしている。

【0090】

供給される過熱水蒸気２３の温度は、水蒸気生成部５１において調節した水蒸気の温度に加えて、バルブ５２の開度制御による流量の調節にも依存する。そこで、過熱水蒸気２３の温度は、バルブ５２の開度制御によって、より精緻に制御することが好ましく、本例でもそのようにしている。具体的には、例えば支持部材６１に設けた前述の温度センサ（図示無し）の検出結果に基づいて、コントローラ５３によりバルブ５２の開度を調節するとよい。過熱水蒸気２３の温度を高める場合には、バルブ５２の開度を小さくする方に調節し、温度を低くする場合には、開度を大きくする方に調節する。過熱水蒸気２３は、水蒸気生成部５１で生成されてから載置具５８に至るまでの間に温度が下降する場合があり、そのような場合には、温度の下降分を考慮して、水蒸気生成部５１から送り出す過熱水蒸気の温度を水蒸気生成部５１により調節するとよい。

【0091】

過熱水蒸気２３との接触による接触処理効率をより向上し、かつ、家畜糞尿１１中の有機質と籾殻１５の分解をより促進するために、送出口６２оと最も下の載置具５８Ａとの距離はできるだけ小さくする方が好ましい。

【0092】

板状の支持部材６１は、載置具５８を支持する観点では、例えば起立した姿勢の柱状（棒状）部材でもよい。このような柱状の支持部材の場合や本例の支持部材６１を用いた場合には、支持部材と支持部材との間は開放されているので、過熱水蒸気２３と粒状混合物２２（第１実施形態においては家畜糞尿１１、第２実施形態においては糞尿混合物１７である）との接触処理がなされる接触処理空間は開放系である。また、接触処理空間は、外部空間と仕切る閉鎖系であってもよい。閉鎖系とする場合には、例えば載置具５８を囲むようにして、接触処理空間を外部空間から仕切る箱状の仕切部材を用いるとよい。この仕切部材の下面は、過熱水蒸気２３を導入するために開放するとよい。また、この仕切部材の上面は閉じていてもよいが、水２４が蒸発した水蒸気の排出を促すために、仕切部材の上面に開口を設け、この開口から水蒸気を自然排出したり、この開口に気体を吸引する吸引機構を設けて水蒸気を吸引してもよい。また、供給管６２の位置は、載置具５８のうち最も上の載置具５８Ｃよりも上にしてもよい。ただし、粒状混合物２２に含まれている水２４が蒸発した際により効果的に処理空間外へ排出される観点で、供給管６２は載置具５８Ａの下方に配することが好ましい。

【0093】

過熱水蒸気２３の粒状混合物２２に対する接触の時間、すなわち接触処理工程Ｓ２の時間は特に限定されないが、少なくとも１０分であることが好ましい。これにより、家畜糞尿１１中の有機質の分解及び籾殻１５の分解がより促進される。接触処理工程Ｓ２の時間は、少なくとも１５分であることがより好ましい。

【0094】

図９において、冷却乾燥装置３６は、接触処理工程Ｓ２で高温に得られた処理物ＰＭを室温（概ね２５℃）に冷却し、乾燥する。冷却乾燥装置３６は、接触処理工程Ｓ２で得られた処理物ＰＭを収容する容器７１と、容器７１の内部温度の計測及び温度調節する温度コントローラ７２と、容器７１の内部を減圧する減圧機構７３とを備える。容器７１は、処理物ＰＭを収容し、上面が開放した容器本体７１ａと、蓋７１ｂとを有し、蓋７１ｂには減圧機構７３と接続される開口７１ｃが形成されている。減圧機構７３は、容器７１の内部の空気を吸引する吸引部（図示無し）と、吸引を停止させて容器７１内へ気体を流入する流入部（図示無し）とを有する。これにより減圧機構７３は、容器７１の内部の空気を吸引することにより容器の内部を減圧し、また、容器７１の内部の減圧を解除して常圧に回復させる。流入部は、乾燥した空気（以下、乾燥空気と称する）あるいは乾燥した不活性ガス（以下、乾燥不活性ガスと称する）を容器７１へ流入させて容器７１の内部を常圧に戻す。

【0095】

糞尿処理物１３は、容器７１に収容されると、温度コントローラ７２によって容器７１の内部が冷却されることによって、冷却される。冷却工程中は、減圧機構７３によって容器７１の内部を減圧した状態、より好ましくは真空に近い程度にまで減圧した状態にすることが、結露をより確実に抑制する観点で好ましい。冷却した後、減圧機構７３により吸引を停止し、流入部によって乾燥空気あるいは乾燥不活性ガスを流入させて常圧に戻す。以上により、糞尿処理物１３は結露をより確実に抑制されつつ室温に降温された乾燥物として得られる。なお、開口７１ｃは、容器本体７１ａに形成されていてもよい。

【0096】

減圧状態から常圧に戻す際に外部空気を容器７１の内部へ流入させた場合には、糞尿処理物１３が微生物によって汚染される場合があり得る。しかし、本例では上記のように乾燥空気または乾燥不活性ガスを外部空気の代わりに容器７１に流入させるのでそのような微生物汚染が防止される。微生物汚染が問題とならない場合には、処理設備３１は冷却乾燥装置３６を必ずしも備える必要はなく、自然放冷により糞尿処理物１３を室温にしてもよい。

【0097】

処理物ＰＭの各粒の中央の高温蒸気の減圧吸引により、処理物ＰＭは急激に温度が低下し次第に室温に近くなる。その温度挙動は、容器７１に配した温度センサ（図示無し）により計測することができる。本例では、このような減圧吸引により水分を気化させ、含水率を２０％以下の糞尿処理物１３を得ている。

【0098】

処理設備３１はバッチ式である上記の接触処理装置３５を備えるが、接触処理装置３５の代わりに連続式の接触処理装置を備えてもよい。図１０において、連続式の接触処理装置８５は、処理対象物である粒状混合物２２（第１実施形態では家畜糞尿１１、第２実施形態では糞尿混合物１７）に過熱水蒸気を接触させることができるものであれば特に限定されない。接触処理装置８５は、粒状混合物２２を搬送する搬送部８６と、搬送中の処理対象物に過熱水蒸気２３（図７参照）を接触させる接触処理部８７とを備えるコンベア式接触処理装置である。

【0099】

搬送部８６は、粒状混合物２２が載置され、長尺かつ環状に形成された帯状の搬送ベルト９０と、搬送ベルト９０に上方から粒状混合物２２を供給するホッパ９１と、搬送ベルト９０を支持して搬送路を形成する複数のローラ９２ａ～９２ｉとを備え、ローラ９２ａ～９２ｉのうちの少なくともひとつが、モータ９３を有する駆動ローラとされている。図１０には、粒状混合物２２の搬送方向（以下、単に搬送方向と称する）における最も上流のローラ９２ａと最も下流のローラ９２ｉとを駆動ローラとして描いている。搬送部８６は、モータ９３により駆動ローラを周方向に回転させる駆動コントローラ９４と、回収容器９６等をさらに備える。駆動コントローラ９４により駆動ローラを回転させることにより、駆動ローラの周面に接する環状の搬送ベルト９０は循環するように走行する。これにより、ホッパ９１から搬送ベルト９０上に載置された粒状混合物２２は搬送され、搬送ベルト９０の走行路の一端側の下方に設けられた回収容器９６に回収される。

【0100】

搬送ベルト９０はメッシュ部材５８ａ（図７参照）が長尺かつ環状に形成されたものである。接触処理部８７は、過熱水蒸気２３を粒状混合物２２に接触させる処理空間を、搬送ベルト９０の上方に形成するように設けられている。この例では、接触処理部３７における一対の支持部材６１が、上記処理空間を形成するように、搬送ベルト９０の幅方向における両端側に起立した姿勢で設けられている。この例の支持部材６１は、処理空間を外部空間から区画して形成するためのものである。搬送方向における支持部材６１の長さＬ６１は、搬送路の長さ、搬送速度等に応じて適宜設定すればよい。さらに、一対の支持部材６１の間の上部に天板を設けて、処理空間をトンネル状に形成してもよい。

【0101】

過熱水蒸気２３を処理空間に供給するための供給管６２は、搬送ベルト９０の下方かつ搬送ベルト９０の幅方向における両側に、一対設けられている。接触処理部３７における場合と同様に、支持部材６１の下方の供給管６２は、過熱水蒸気２３を送出する送出口６２о（図７参照）が、粒状混合物２２が載置される搬送ベルト９０の下面に向くように上向き傾斜した姿勢で配されている。これにより、送出口６２оから出た過熱水蒸気２３が搬送ベルト９０の網目を通過して搬送ベルト９０上の粒状混合物２２に接触する。このようにして処理空間は搬送ベルト上に形成されている。搬送方向における供給管６２の数はこの例では１つであるが、２つ以上であってもよい。

【0102】

本例では、過熱水蒸気２３の温度、時間当たりの過熱水蒸気２３の生成量及び送出口６２оにおける温度は固定している。ただし、粒状混合物２２の含水率により処理空間の出口（搬送方向における支持部材６１の下流端）の温度は変化する。入口温度は、低くても１６０℃、すなわち１６０℃以上であることが好ましく、有機質である籾殻１５が混入している粒状混合物２２の処理効率の観点においては１６０℃以上４００℃以下の範囲内であることがより好ましく、１７０℃以上４００℃以下の範囲内であることがさらに好ましく、１８０℃以上２５０℃以下の範囲内であることが特に好ましい。出口の温度を検出することができない場合には、搬送ベルト９０の上部や搬送ベルト９０の幅方向における支持部材６１の内側面に温度センサ（図示無し）を設けて搬送ベルト９０周辺の温度を検出し、この検出した温度を出口の温度とみなしてもよい。送出口６２оにおける温度と出口との両方に温度センサを設置することが望ましい。

【0103】

過熱水蒸気２３の温度と過熱水蒸気２３を生成させるための液体の水の量とは一定としている。この一定条件下において、粒状混合物２２の含水率により出口の温度は変化する。出口の温度変化を指標として、処理を開始した後出口の温度は低下し、その後、やがて上昇する。この上昇の開始までは、有機物の分解が主として進む。出口の温度が上昇し始めてから入口の温度程度に達する間は、粒状混合物２２は乾燥及び一部が焙焼（成分である珪質頁岩が還元される還元焙焼）される。有機物の分解には、送出口６２оの温度、含水率の高い状態での過熱水蒸気２３の接触処理、出口の温度変化に応じた取り出し時期を考慮して、搬送ベルト９０の搬送速度等を設定することがより好ましい。上記構成によると、処理対象物が、他の物質が非添加である家畜糞尿１１、糞尿混合物１７、粒状混合物２２のいずれの場合でも、家畜糞尿１１が効率的かつ簡単に処理され、また得られる糞尿処理物１３は土壌改質組成物として有用である。

【実施例0104】

［実施例１－１］～［実施例１－１８］
図１に示す家畜糞尿処理方法により、家畜糞尿１１の種類、処理条件等が表４に示すように互いに異なる実施例１－１～１８を行った。家畜糞尿１１は、いずれも、乾物換算で窒素全量が２％以上であり、窒素全量とリン酸全量とカリ全量との合計が５％以上であった。豚糞尿は、広島県内で敷料を使用していない糞と尿との分別処理養豚場で採取されたものである。鶏糞尿は岡山県の養鶏場のゲージ下に敷料のない部分から採取されたものである。

【0105】

接触処理工程Ｓ２は、前述の連続式の接触処理装置８５を用いて行った。冷却乾燥工程Ｓ３における乾燥処理は、１００℃に設定した加熱下で、５時間実施した。表４における「事前乾燥の有無」は、処理に供した家畜糞尿１１について、事前に乾燥させたか否かを示しており、すなわち、未乾燥である場合は「無」と記載している。含水率（単位は％）は、乾量基準の値である。すなわち、処理に供した家畜糞尿１１の質量をＭａとし、１００℃（変動範囲は±２℃）に設定した恒温乾燥装置により５時間乾燥した後の質量をＭｂとするときに、｛（Ｍａ－Ｍｂ）／Ｍｂ｝×１００で求める。

【0106】

家畜糞尿１１として鶏糞尿を用いて得られた糞尿処理物１３は、いずれの実施例も含水率が１０％以上１４％以下の範囲内であり、例えば実施例１－５の糞尿処理物１３の含水率は１２．３％であった。家畜糞尿１１として豚糞尿を用いて得られた糞尿処理物１３は、いずれの実施例も含水率が１３％以上１７％以下の範囲内であり、例えば実施例１－１５の糞尿処理物１３の含水率は１５．３％であった。

【0107】

得られた糞尿処理物１３に関して、メイラード反応の抑制の程度、溶解性成分の量、窒素の減少率を評価した。結果は表４に示す。
（１）メイラード反応の抑制の程度
加熱によってメイラード反応が進むほど黒褐色に変色するので、糞尿処理物１３の色をメイラード反応の抑制の程度として以下の基準で評価した。Ａ～Ｃは合格、Ｄは不合格である。
Ａ；家畜糞尿１１と同様の色であり、黒褐色化はみられなかった。
Ｂ；家畜糞尿１１と比べてわずかに褐色化した程度であった。
Ｃ；家畜糞尿１１よりも褐色化しているが、許容範囲内であった。
Ｄ；明らかに黒褐色化していた。

【0108】

（２）溶解性成分の量
糞尿処理物１３を、５００ｍｌ容の容器に３０ｇ入れ、脱イオン水を撹拌せずにゆっくりと注ぎ、全量を３００ｍｌにした。容器を密栓し、２５℃に温度を保持した状態で９６時間静置した。静置後の液を、土壌粒子と土壌懸濁液との分離に使用するろ紙（アドバンテック東洋株式会社、ろ紙Ｎｏ．１、６μｍ以上の粒子を捕捉）を用いて、液分散成分と沈殿成分を分離し、溶解成分と不溶解成分とを分離して、溶解成分の質量を測定した。具体的には、ろ紙を計量した後、静置後の液の上澄液をろ紙上に注ぎ、さらに、容器中の残渣に脱イオン水を加えてろ紙上に注いだ。ろ液を、４０～４５℃での減圧濃縮した後、この液を計量済の容器に移し、８０℃で乾固させた。次に、設定温度１００℃（温度変動は±２℃）の乾燥機で５時間乾燥後、容器のまま計量し、容器量を減算して溶解性成分の量を求め、以下の基準で評価した。溶解性成分が多いほど、糞尿処理物１３の分解が進み、より小さな粒子で構成されており、例えば液肥などとしての利用が広がる。Ａ～Ｃは合格、Ｄは不合格である。また、一部の実施例については、不溶性成分の量を求めており、その結果も表４に示す。不溶性成分の量は、ろ紙上の残渣を、設定温度１００℃（温度変動は±２℃）の乾燥機で５時間乾燥した後に、ろ紙のまま質量を測定し、この測定結果から予め計量したろ紙の質量を減算して、不溶性成分の量とした。
Ａ；１５ｇ以上３０ｇ以下の範囲内であった
Ｂ；１０ｇ以上１５ｇ未満の範囲内であった
Ｃ；５ｇ以上１０ｇ未満の範囲内であった
Ｄ；５ｇ未満であった

【0109】

（３）窒素の減少率
窒素の減少率は、乾物（固形分）の減少率である乾物減少率と相関があることから、乾物減少率を窒素の減少率として求めた。乾物減少率は、処理対象物である家畜糞尿１１の乾物量をＳｍ１、得られた糞尿処理物１３Ａの乾物量をＳｍ２とするときに、｛（Ｓｍ１－Ｓｍ２）／Ｓｍ１｝×１００の算出式により求めた。乾物量Ｓ１は家畜糞尿１１の質量及び含水率から、乾物量Ｓ２は糞尿処理物１３Ａの質量及び含水率から、それぞれ。表４において、「乾物減少率」欄は以下を示す。なお、堆肥化及び乾燥処理による肥料成分は乾物中の%であり、リン全量及びカリ全量は流亡しないため乾物量の減少により、乾物換算%が生家畜糞より高くなる。
Ａ；５％未満であった
Ｂ；５％以上１０％未満の範囲内であった
Ｃ；１０％以上１５％未満の範囲内であった
Ｄ；１５％以上であった

【0110】

【表4】

【0111】

［比較例１－１］～［比較例１－２］
実施例１－５、１－１５の接触処理工程Ｓ２を乾熱工程に代えて、家畜糞尿１１を処理して糞尿処理物を得、比較例１－１、１－２とした。表４において「接触処理工程」欄の「無」とは、接触処理工程Ｓ２の代わりに、乾熱工程を実施したことを意味する。乾熱工程は、過熱水蒸気を接触させることなく、すなわち、過熱水蒸気２３を家畜糞尿１１に対して供給することなく、家畜糞尿１１を加熱する工程であり、比較実験１－１、１－２においては家畜糞尿１１を２００℃の温度に設定した加熱炉により加熱した。乾熱工程の処理時間は「接触処理工程」の「時間」欄に示す。

【0112】

比較例１－１、１－２で得られた糞尿処理物を実施例１－５、１－１５と同様の方法及び基準で評価した。評価結果は表４に示す。

【実施例0113】

糞尿混合物１７を岩手県の養鶏場から入手し、処理装置３１により処理して糞尿処理物１３Ｃを得る実験１～４を行った。実験４は、以下のように実施した。珪質頁岩（珪藻土類）１９の質量が、粒状混合物２２の質量Ｍ２２の１０％、すなわち０．１×Ｍ２２となるように、珪質頁岩１９を糞尿混合物１７に添加して混合し、糞尿混合物１７中の余剰水分を珪質頁岩１９に保水させた。珪質頁岩混合物２１は、メスシリンダーに珪質頁岩と２倍量の水を入れ界面が下がらなくなるまでに６時間～１０時間を要することから、１０時間以上静置した。その後、混合造粒装置３４を用いて、含水率が４５％である粒状混合物２２が得られるように水２４を供給して（含水工程Ｓ１３）を実施し、３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の粒径をもつ粒状混合物２２が得られるように造粒工程Ｓ１を実施した。その後、接触処理装置３５を用いて実施した接触処理工程Ｓ２においては、供給管６２の送出口６２оの温度を検出して、この温度を、粒状混合物２２に接触する過熱水蒸気２３の温度とみなした。この温度と接触処理工程Ｓ２の時間とは表５の「実験４」の「熱処理（過熱蒸気処理）」の「温度」欄と「時間」欄とに示す。冷却乾燥工程Ｓ３の冷却処理では、冷却乾燥装置３６内に入れた状態で自然冷却とし、その後の乾燥処理では、冷却乾燥装置３６の中に乾燥剤を収容して密閉することにより実施した。

【0114】

また、実験１～３は、実験４でつくった珪質頁岩混合物２１と同じ珪質頁岩混合物２１を用いて、含水工程Ｓ１３を実施することなく糞尿処理物１３Ｃを得た。すなわち、実験１～３では、珪質頁岩混合物２１に水２４を供給せず、含水させなかった。接触処理工程Ｓ２における過熱水蒸気２３の温度を表５に示す温度とした。その他の条件は実験４と同じとした。

【0115】

１．肥料成分の分析
実験４で得られた糞尿処理物１３Ｃを、肥料等試験法に従って、肥料成分の損失に関する分析を行った。結果は表６の「実験４」の欄に示す。表６には、「対照区」欄に対照区の糞尿混合物１７を分析したデータも示している。

【0116】

【表5】

【0117】

【表6】

【0118】

乾熱減量から算出した水分（乾燥条件は１００℃±２℃、５時間）が実験４において高いという結果は、珪質頁岩１９の保水性によるものと推定される。ｐＨは、予備乾燥試料あるいは乾熱減量試料を使用したために乾熱時の酸化によって変化したものと推定される。この結果から、普通肥料の有機質肥料原料とするためには、窒素、リン酸、カリのそれぞれの全量が、処理前（「対照区」に相当する）よりも大きく減量しない処理方法が望まれる。なお、公定規格は乾物換算で窒素全量が２．５％以上、リン酸全量が２．５％以上、カリ全量１．０％以上、含水率２０％以下であり、実験４はこの規格を満たしている。珪質頁岩１９の添加量１０％は、肥料成分値の公定規格に対して、余裕のある数値ではなく珪質頁岩１９の添加は必要最小限に抑えることが好ましい。また、籾殻１５の添加量も本実施例の量を上限とする方が好ましい。なお、公定規格は、普通肥料「加工家きんふん肥料」の公定規格である。

【0119】

糞尿処理物１３Ｃは、家畜糞尿１１を発酵して得られる堆肥、家畜糞尿１１の灰化物、家畜糞尿１１の焼成物と異なり、有意な成分損失がないことがわかる。このことを前提に後述の各評価の結果を考察した。

【0120】

［対照区］
実施例１及び後述の比較例と対照させるために、「対照区」についても表５に示しており、他の表における「対照区」もこれに対応する。対照区は、糞尿混合物１７を発酵させた発酵堆肥である。なお、表６以降の各表において、試料番号Ｎｏ．５は対照区のデータである。

【0121】

実験１～４でそれぞれ得られた糞尿処理物１３Ｃと、対照区の発酵堆肥とのそれぞれからサンプリングした試料について、以下の各評価を行った。

【0122】

２．籾殻の分解の程度
各試料を触って、プラントオパール構造によるチクチクとした籾殻の感触の有無及び感触の程度により、籾殻の分解の程度を評価した。評価結果は表７の「分解の触診評価」欄に示す。また、光学顕微鏡を用いて、１０倍と４０倍の倍率で観察し、ケイ酸層及び細胞外皮が顕微鏡下で確認できたものについて表７の「ケイ酸層の露出」、「細胞外皮の剥離」欄に示す。×は確認されなかった場合、「観察部位あり」は顕微鏡での観察により確認された場合である。試料の光学顕微鏡による観察画像は、表７の「参照図面」に示す図面番号（図１１Ａ～図１１Ｊ）の図にそれぞれ示す。なお、表７中の「１０倍」及び「４０倍」は観察における倍率である。

【0123】

【表7】

【0124】

籾殻１５の分解には、籾殻外皮のβ－１，４－ｇｌｕｃａｎの分解が必要となる。過熱水蒸気２３の接触処理で発酵鶏糞と同程度にまで籾殻１５を分解するには、過熱水蒸気処理では供給口６２оでの温度を高くすることが好ましく、含水率を高めて接触処理工程の時間を十分に確保（加水を含む）ことが好ましい。図１１Ａ～図１１Ｇからもわかるように、糞尿処理物１３Ｃのみ、ケイ酸層の露出及び細胞外皮の剥離が認められるまで籾殻１５の分解が進んでいる。

【0125】

３．揮発性有機物量
各試料における有機物の低分子化の指標として、揮発性有機物質の量を測定した。８Ｌ（リットル）容積のドライボックスに、２０ｇの試料を入れた２００ｍｌ容の容器と空気分析機とを入れ、２００ｍｌ（ミリリットル）入り容器の蓋を空けた状態にした。１５分後に空気分析値に示されるモニター値を確認し、計測値とした。使用した空気分析機は、Ｍｏｔｏｂｕｙのガス分析計（ＪＳＭ－１３１）である。結果を表８に示す。

【0126】

【表8】

【0127】

揮発性有機物は低級脂肪酸が主成分と考えられる。これは悪臭の原因物質にも挙げられており、実験２では臭気が低減していることになる。実験４では発酵堆肥に類似した籾殻１５を含む有機物の分解が進んでいることがわかる。

【0128】

４．施肥後の成分の可給化
各試料を土壌に混ぜた場合に、植物体への栄養供給の可能性があるかを施肥後の成分の可給化として評価した。試験容器として２００ｍｌ容量の蓋付きビンに試料２０ｇを秤量して入れ、土壌浸出液８０ｇを加えた後に栓をした。栽培中の根圏土壌を採取し採取した量の５倍の量の脱イオン水を加えて混合して撹拌した後に静置し、上澄み液を土壌浸出液とした。栓をしてから１時間後、２４時間後、４８時間後、７２時間後に、電気伝導率とｐＨ（水素イオン指数）を測定した。電気伝導率はＥＣモニタ（アズワン社製のツインＣＯＮＤ メーター）を使用した。ｐＨは、ＨＯＲＩＢＡのポータブルｐＨ・水質系を使用した。測定中の容器内温度は２８～２９℃であった。結果は表９に示す。

【0129】

【表9】

【0130】

対照区及び実験１～４は、いずれも７２時間後の到達ＥＣ値は１４．３～１６．３となっており、水溶性肥料塩類濃度と想定されるものと同程度であった。開始後、１時間のＥＣ値は即効性肥料成分で化成肥料が高く、有機質肥料は低くなる数値であった。開始１時間後のＥＣ値は７２時間後のＥＣ値に対して、対照区が約３６％、比較例と本発明例は６０～６７％と挙動が異なった。対照区は知見通りであるが、過熱水蒸気処理物の特徴として、可給化された即効性肥料成分を含むことが示唆されている。ｐＨの変化が、対照区と実験１～４とで異なる。対照区は表６の結果と相違ないが、実験１～４では弱酸性を示す。表６において、ｐＨは乾熱乾燥後の試料として測定している。今回は、有姿で使用したことによる相違である。過熱水蒸気の接触処理は還元的熱分解が主体と論じられており、このことを裏付ける間接的な数値の一つがｐＨと考えられる。弱酸性～中性を示すことが過熱水蒸気の接触処理を経た処理物の特徴である。因みに、植物体は中性～弱酸性では吸肥が促進され、中性～弱塩基性では阻害されることは公知である。

【0131】

５．土壌還元試験
「４．施肥後の成分の可給化」と同じ方法により、栓をしてから１時間後、２４時間後、４８時間後、７２時間後に酸化還元電位をＯＲＰモニタで測定し、標準水素電極値で表示した。結果を表１０に示す。

【0132】

【表10】

【0133】

土壌中で生じた還元作用により、土壌間隙水の電位は変化する。本試験では溶液部（本圃では湛水部と想定）の電位が０ｍＶ以下となる。土壌中の植物病原微生物の増殖が完全に阻害されると報告されている。また、－１００ｍＶ～－２００ｍＶでは土壌粒子に酸化固定されていた窒素肥料成分だけでなく、リン酸、カルシウム、ケイ酸が可給化（還元可給化）するとされている。表１０の結果は、土壌還元作用は同一挙動をとっていると考えられる。従って、植物病原菌に対する作用も肥料成分の還元可給化も同様に生じていることが類推される。表９の１時間後の結果は、還元可給化によるものではなく過熱蒸気処理物の特性と考えられる。

【0134】

６．土壌微生物への影響
「３．施肥後の成分の可給化」でつくった試料のＣＯ_２量（二酸化炭素の量）を測定し、土壌微生物への影響の可能性を評価した。「２．揮発性有機物量」と同じ方法で、８Ｌ容積のドライボックスに、２０ｇの試料を入れた２００ｍｌ容積の容器とＣＯ_２モニタを入れ、２００ｍｌ容積の容期の蓋を空けた状態にした。１５分後にＣＯ_２モニタのモニタ値を観察し計測した。測定は、開始１時間後、２４時間後、４８時間後、７２時間後の各々の時点で行った。結果を表１１に示す。

【0135】

【表11】

【0136】

土壌微生物は、化成肥料では窒素成分の無機化に不可欠であり、有機質肥料は土壌微生物の栄養源としての作用も重要とされている。７２時間までの経過の結果が示す通り、実験１～４では土壌微生物の呼吸量が二次関数的に増加している。過熱水蒸気の接触処理物は、発酵鶏糞とは異なり、施肥後において土壌微生物の活性を阻害しないことが推定される。