乳牛ふん堆肥と生ゴミの混合堆肥化特性
Composting Property of Dairy Cattle Waste and Garbage Mixture
小柳渉・森山則男
Wataru OYANAGI and Norio Moriyama
要約
乳牛ふん堆肥を高温化するためと、生ゴミによる生育障害、窒素飢餓を回避するために、 乳牛ふんと生ゴミの混合堆肥化について検討した。 １ 乳牛ふんに生ゴミを混合して堆肥化すると、乳牛ふんのみの場合より発酵温度が高く 推移した。 ２ 生ゴミ由来の強い悪臭が発生した。 ３ エネルギーの指標となる BOD 値は生ゴミ混合により高まった。 ４ 乾燥生ゴミの多量添加により製品堆肥がより黒色化した。 ５ 乾燥生ゴミ施用は生育障害と窒素飢餓を起こすが、生ゴミ牛ふん混合堆肥は障害や窒 素飢餓を起こさなかった。 以上より、乳牛ふんと生ゴミの混合堆肥化は、悪臭発生に留意する必要があるものの、 双方の欠点を解消できると考えられた。はじめに
有機性廃棄物の有効な処理利用法を策定することは、現在重要な課題である。有機性廃 棄物の中でも、家畜ふん尿と生ゴミは全国的に発生量が多く１）、それぞれ9400 万ｔ、2000 万ｔと２位３位を占めている。家畜ふん尿の処理利用法は堆肥化処理・農地還元が主流で ある。しかし、乳牛ふんは、堆肥化開始時の易分解性有機物が少なく（小柳ら 未発表） 水分が高いため、特に寒冷地の冬期間において発酵温度が上がりにくいという欠点がある。 家畜ふんの堆肥化の目的は、腐熟させ作物に対する安全性を確保するとともに、発酵熱に より大腸菌や雑草の種子などを死滅させ衛生的安全性を確保することなので、発酵温度の 低下はこれら衛生的安全性の欠如を生じる。 一方、生ゴミは消却規制に伴い農地還元が進められつつあるが、易分解性有機物が非常に 多いため２）、生もしくは乾燥物を施用すると作物の生育障害や窒素飢餓を起こす危険性があ る。堆肥化すればこれらの問題は解決すると考えられるが、新たに堆肥化施設を整備する ことが必要である。そこで、易分解性有機物が少ない乳牛ふんと易分解性有機物が多い生 ゴミを混合することにより、互いの欠点を補い合えないかと考え、両者の混合堆肥化試験 を行い、その堆肥化特性について検討した。材料と方法
堆肥原料として 搾乳牛ふん（水分 85％）、生ゴミ（水 分82％）、乾燥生ゴ ミ（水分10％）、も みがら（水分10％） を用いた。生ゴミは 日本電器工業会で 策定した標準生ゴ ミを改変して作成 した。組成は重量比 で、キャベツ：30、ジャガイモ：5、タマネギ：10、ダイコン：5、リンゴ：8、ミカン：8、 豚肉：3、イワシ：8、鶏卵殻：2、ごはん：15、茶殻：6 である。この生ゴミを生ゴミ処理 機(National MS-N34）で処理して乾燥生ゴミを作製した。 試験区は、牛ふんと生ゴミともみがらを混合した生ゴミ区、牛ふんと乾燥生ゴミともみ がらを混合した乾燥生ゴミ少区と乾燥生ゴミ多区を設定した。対照区として牛ふんともみ がらを混合した牛ふん区を設けた。、生ゴミ区、乾燥生ゴミ少区、牛ふん区は初期水分が72％ 前後となるように各原料の混合割合を設定した（図１）。乾燥生ゴミ多区は牛ふんと乾燥生 ゴミの乾物比率が同程度になるように混合割合を設定した。一部サンプリングしてBOD（生 物化学的酸素要求量）を測定した。 これらの混合物を小型堆肥化実験装置「かぐやひめ」を用いて35 日間堆肥化した。通気 量は0.3 リットル／分（1.2m3／hr・m3）とし、7 日毎に切り返しを行った。経時的に発酵 温度と臭気（官能評価）を調査した。混合物と製品堆肥については、風乾粉砕し分析に供 した。堆肥の明度（L*値）は色彩色差計（ミノルタ CR-300）で測定した。植物障害検定 はサンプル1:20 の割合で土壌と混合し、セルポット内で 25℃6 日間コマツナ（夏楽天）を 栽培し、生育を評価した。窒素無機化量は0.4：20 の割合で黒ボク土壌と混合し、30℃28 日間インキュベートし、無機態窒素を測定し、土壌のみの無機態窒素量との差し引きから 算出した。 36 49 15 26 26 48 6 83 11 20 45 35 15 75 10 38 34 28 86 14 45 55乾
物
割
合
現
物
割
合
生ゴミ区
乾燥生
牛ふん区
ゴミ多区
乾燥生
ゴミ少区
初期
水分
72％
70％
62％
73％
生ゴミ
乾燥生ゴミ
牛ふん
もみがら
図１
混合割合および初期水分
結果と考察
図２に発酵温度 の変化を示した。生 ゴミを混合した生 ゴミ区、乾燥生ゴミ 少区、乾燥生ゴミ多 区は、牛ふん区に比 べ、高い温度で推移 した。最高温度は、 生ゴミ区：72℃、 乾燥生ゴミ少区： 73℃、乾燥生ゴミ 多区：72℃、牛ふ ん区：50℃、0～14 日間の平均温度はそれぞれ36℃、37℃、48℃、32℃であった。このように乳牛ふんに生ゴ ミまたは乾燥生ゴミ混合することにより明らかに発酵温度が上昇した。また、乾物比で生 ゴミ混合量が最も多かった乾燥生ゴミ多区が最も発熱量が多かった。表１に堆肥化開始時 と終了時の BOD 値を 示した。堆肥化開始時 の BOD 値は生ゴミを 混合した区は、牛ふん 区に比べ非常に高く、 発熱量の増加は易分解性有機物の増加によるものと考えられた。内田ら３）も同様に肉牛ふ んに生ゴミを混合することにより高温発酵することを示している。家畜ふんの堆肥化の最 大の目的は病原菌、寄生虫卵、雑草種子を死滅させることであり、そのためには高温で発 酵することが必要である。目安としては 60℃・数日間４）とされている。今回、牛ふん区で はこのレベルに達していなかったので衛生的安全性に問題があるといえる。実際の乳牛ふ んの堆肥化では、スケールの違いなどにより今回の結果とは一致しないとは考えられるが、 いずれにせよ乳牛ふんはエネルギー（易分解性有機物）が少ないので、高温化しにくく、 堆肥の衛生的安全性に問題がある可能性がある。しかし、生ゴミを添加することにより明 らかに発酵温度が上昇することから、生ゴミ混合は衛生的安全性の確保に効果があると言 える。 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5 10 15 20 25 30 35 40 堆肥化期間 （日） 生ゴミ区 乾燥生ゴミ少区 乾燥生ゴミ多区 牛ふん区 図２ 生ゴ ミ 混合堆肥の発酵温度の推移 生ゴミ区、乾燥生ゴミ区で悪臭発生 表１ 成分変化 開始時 終了時 開始時 終了時 開始時 終了時 生ゴミ混合区 72 72 161 30 49 48 乾燥生ゴミ少区 70 72 138 27 49 45 乾燥生ゴミ多区 62 64 230 53 45 41 牛ふん区 73 75 45 21 50 47 Ｌ＊値（明度） 水分％ BOD mg/gDM官能検査ではあるが堆肥化時の発生臭気を調査した結果、図２に示すように生ゴミ区、乾 燥生ゴミ少区、乾燥生ゴミ多区の最初の10 日間に強い悪臭が発生した。臭気の質としては タマネギ臭（メチルメルカプタン？）とミカン皮臭が強く感じた。これに対して牛ふん区 は弱いアンモニア臭のみであった。内田らは肉牛ふんと生ゴミとの混合堆肥化において、 嫌気発酵しやすいためアンモニア、トリメチルアミン、メチルメルカプタンが発生しやす いことを示している。概して悪臭物質は嫌気状態で多く発生するが、今回は切り返し時の 観察からすべて好気発酵と判断した。通 常の牛ふんのみの堆肥化では好気状態を 保てば、悪臭はほぼアンモニア臭のみに なるが、生ゴミを混合すると好気発酵で あるにもかかわらず、強い悪臭が発生す ることから、実際の生ゴミとの混合堆肥 化においては脱臭槽等の悪臭対策が必要 と考えられた。 表１に堆肥のL*値（明度）を示した。 乾燥生ゴミ多区は他区に比べ開始時、製 品堆肥いずれも明度が低く、より黒色化 することが示された。生ゴミ混合量（乾 物）が最も多い乾燥生ゴミ多区の製品堆 肥について、植物生育障害検定と窒素無 機化量を調査し、乾燥生ゴミと比較した。 図３に植物生育障害検定結果を示した。 乾燥生ゴミはコマツナに対して明らかな 障害を起こしたが、製品混合堆肥は生育 が対照区と同程度であり、障害はないと 判断した。また、乾燥生ゴミは土壌中で の分解の際、窒素放出量がマイナス（表 ２）すなわち窒素飢餓を示したが、製品混合堆肥は窒素を放出しており、有機質資材の性 質として正常であった。これは生ゴミ単独施用では生育障害、窒素飢餓を生ずる恐れがあ るが、家畜ふんとの混合堆肥化によりこれらの欠点が解消されたことを示す。
文献
１）生物系廃棄物リサイクル研究会：生物系廃棄物のリサイクルの現状と課題（1999） ２）小柳渉・山口武則・磯部武志・内山知二・生雲晴久：家畜ふん堆肥および生ゴミ処理 物中の易分解性有機物，土肥要旨集，48，132（2002） ３）内田啓一・白石誠・脇本進行・古川陽一・奥田宏健：牛ふんと生ゴミの混合堆肥化に乾燥生ゴミ
単独
乾燥生ゴミ多区
製品堆肥
土のみ
図３ 植物生育障害検定
表2 窒素放出・吸収量（mg/g・DM）
乾燥生ゴミ
乾燥生ゴミ多区
製品堆肥
-2.0
1.5
おける高温発酵と悪臭低減効果，岡山総畜セ研報，14，83～88（2003） ４）中央畜産会：堆肥化施設設計マニュアル，p.15，中央畜産会，東京（2000）
