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ゼオライトプロジェクト ー江戸の資源循環の再生を目指してー 島根大学名誉教授 相崎守弘 江戸の資源循環 • 屎尿は回収され近郊農地で肥料として活用、 野菜などの作物は都市の食料として供給 川柳 「店中の 尻で大家は 餅をつき」 下肥は有料で農家に引き取られていた 江戸前の海は豊かな食文化をもたらした 100万人都市の江戸の前に広がる海は江戸の食文化を支 えた。(にぎり寿司、天ぷら、佃煮など) その頃のヨーロッパではテームズ河の悪臭や、セイヌ河の 水質汚染など深刻な汚染が広がり、下水道の整備へと時代 が流れていった。 東京湾流域の窒素収支(昭和10年) 人間を経由した窒 素(120.2t/d)の内 71%(85.7t/d)は 肥料として循環し ていた 川島博之より 東京湾流域の窒素収支(平成2年) 肥料や食料として 消費された窒素の 流れは一方通行 で循環システムは 無い 川島博之より ゼオライトを用いた栄養塩循環システムの構築と放射能汚 染農地での影響削減実証試験プロジェクト 下水道未整備地域にお ける生活排水等からの 栄養塩負荷削減対策 島根県 西部地 区など 放射能汚染農地での放射能 影響削減対策 福島県など 生活排水等からの 栄養塩回収 栄養塩含ゼオライト 農地 使用肥料 の削減 放射性Csの作物 生活排水等から回 への移行削減 収した栄養塩の肥 料としての活用 浄化槽排水からの栄 養塩回収装置の設置 ゼオライト 家庭 作物 ゼオライトとは 結晶性含水アルミのケイ酸塩の総称 M2/nO・Al2O3・xSiO2・yH2O ゼオライトのイオン交換反応 NH4-N(アンモニア態窒素)を効率よく吸着 排水処理への利用 農業・園芸資材としての利用 生活排水 これまでの三次処理 栄養塩(N,P,K) 排水処理 未処理 栄養塩の除去 栄養塩吸着 ゼオライト 2Rゼオライト 栄養塩の吸着 ゼオライト水耕 法ゼオライトを使っ 栄養塩 た栄養塩除去 (N,P,K) 富栄養化 の改善 川・湖・内湾の富栄養化 未回収 ゼオライトを使った栄養塩の循環システム ゼオライト水耕法による農業集落排水の高度処理 ー大芦ビオガーデンー 大芦ビオガーデン (ゼオライト水耕法による自然浄化機能を活用した農業集落排水二次処理 水の高度処理施設) 30 S-03 J- 0 3 M- 0 3 M- 0 3 J- 0 3 N- 0 2 S-02 J- 0 2 M- 0 2 M- 0 2 J- 0 2 N- 0 1 S-01 J- 0 1 M- 0 1 M- 0 1 J- 0 1 N- 0 0 S-00 NH4-N (mg/l) 大芦ビオガーデンNH4-N変化 35 流入 B1 B2 25 20 15 10 5 0 大芦ビオガーデンNH4-N除去率 120 NH4-N 除去率(%) 100 80 60 40 B1 B2 C1 C2 20 D1 D2 Out 0 S00 N00 J01 M01 M01 J01 S01 N01 J02 M- M02 02 J02 S02 N02 J03 M- M03 03 J03 S03 大芦ビオガーデンTP除去率の変化 100 80 T P 除去率(%) 60 40 20 0 B1 B2 C1 C2 D1 D2 Out -20 -40 -60 -80 -100 S00 N00 J01 M- M- J01 01 01 S01 N01 J02 M- M02 02 J02 S02 N02 J03 M- M03 03 J03 S03 ゼオライト水耕法での栽培植物の生育状況 家庭用(合併浄化槽用)ゼオラ イト水耕システム 硝化槽とガーデニング槽の 組み合わせ(1.1m3/日) Fig. 硝化用水槽(270L) Fig. 家庭用(合併浄化槽用)ゼオライト水耕システム(4.5m x 1.2m x 0.5m) 40 IN 35 1out TN (mg/l) 30 25 20 15 10 5 0 M ar - 0 6 Ju l- 0 6 Oc t - 0 6 Jan - 0 7 Apr - 0 7 Au g- 0 7 No v- 0 7 30 IN 1out NOx-N (mg/l) 25 20 15 10 5 0 M ar - 0 6 Ju l- 0 6 Oc t - 0 6 Jan - 0 7 Apr - 0 7 Au g- 0 7 No v- 0 7 30 IN 1out -1 NH 4 -N (mg l ) 25 20 15 10 5 0 Ma r-06 J ul -06 Oct-06 J a n-07 A pr-07 A ug -07 N ov -07 CODの除去 60 50 COD (mg・ l -1) 硝化槽流出水 40 30 流入水 20 10 ガーデニング槽流出水 0 M- J- S- N- J- M- M- J- S- N- J- M- M- J- S- N- J06 06 06 06 07 07 07 07 07 07 08 08 08 08 08 08 09 DOCの除去 18 硝化槽流出水 16 DOC (mg・ l -1) 14 流入水 12 10 8 6 4 ガーデニング槽流出水 2 0 M- J- S- N- J- M- M- J- S- N- J- M- M- J- S- N- J06 06 06 06 07 07 07 07 07 07 08 08 08 08 08 08 09 易分解性(L-DOC)と難分解性(R-DOC)の除去 18 16 L-DOC R-DOC DOC (mg・ l -1 ) 14 12 10 8 6 4 2 0 Jun-06 Jun-06 (in) (out) Sep-06 Sep-06 Oct-06 Oct-06 (in) (out) (in) (out) Feb-07 (in) Feb-07 (out) 易分解性(L-DOC)と難分解性(R-DOC)の除去率 Removal Rate (%) 80 L-DOC R-DOC 60 40 20 0 Jun-06 Sep-06 Oct-06 Feb-07 2Rゼオライトの屋上緑化での利用 2Rゼオライトとは、島根県の 鉱物資源である天然ゼオライトに たっぷり栄養を含ませたものです そのため、植物を植えると、 水をやるだけでよく生育します また、普通の土よりも軽いので、 載せる重さに制限がある屋上での 植栽でも有効利用されています ヨシの生育変化の比較 6月 2Rゼオライト 未使用ゼオライト ビバソイル 7月 8月 ヨシ ヨシの生長量 単位 mm 1600 2Rゼオライト 茎高 1400 1200 未使用ゼオライト 1000 ビバソイル 800 600 400 200 0 5/31 単位 本数 6/21 7/12 8/2 8/23 9/13 10/4 120 100 2Rゼオライト 茎数 未使用ゼオライト 80 ビバソイル 60 40 20 0 5/31 6/21 7/12 8/2 8/23 9/13 10/4 イネ イネの生長量 単位 mm 1000 2Rゼオライト 茎高 800 未使用ゼオライト 600 ビバソイル 400 200 0 5/31 単位 本数 6/21 7/12 8/2 8/23 9/13 10/4 140 120 2Rゼオライト 茎数 100 未使用ゼオライト 80 ビバソイル 60 40 20 0 5/31 6/21 7/12 8/2 8/23 9/13 10/4 綿花 結果 各肥料中に含まれる成分 T-C 50 50 10 10 生 ご み 堆 肥 化 学 肥 料 自 然 堆 肥 2 R ゼ オ ラ イ ト 海 藻 肥 料 赤 玉 土 海 藻 堆 肥 生 ご み 堆 肥 化 学 肥 料 自 然 堆 肥 2R ゼ オ ライ ト 海 藻 肥 料 海 藻 堆 肥 T-P 1.0 1 0 赤 玉 土 海 藻 堆 肥 生 ご み 堆 肥 化 学 肥 料 自 然 堆 肥 2 R ゼ オ ラ イ ト 海 藻 肥 料 ♦C: ・生ごみ堆肥 30 含 有 20 量 20 ・自然堆肥 貝殻等の由来 ・海藻肥料 10 10 赤 玉 土 海 藻 堆 肥 生 ご み 堆 肥 化 学 肥 料 自 然 堆 肥 2 R ゼ オ ラ イ ト 海 藻 肥 料 海 藻 堆 肥 生 ご み 堆 肥 化 学 肥 料 自 然 堆 2R 肥 ゼ オ ラ イ ト 海 藻 肥 料 0 赤 玉 土 mg/l 2.0 2 赤 玉 土 海 藻 堆 肥 生 ご み 堆 肥 化 学 肥 料 自 然 堆 肥 2R ゼ オ ラ イ ト 海 藻 肥 料 赤 玉 土 30 (mg/l) 3 3.0 0.0 0 0 含有率(%) 含有率(%) 含 有 率 (%) (%) 40 含 40 有 30 率 30 20 20 0 T-N 4.0 4 ・化学肥料 木屑等の由来 ♦N: ・生ごみ堆肥 ・2Rゼオライト ・海藻肥料 生長が良かった系 結果 綿の品質 ポイント: 繊維長・色・光沢・艶・硬さ(軟らかさ)・収量 白綿 茶綿 1. 2Rゼオライト 1. 2Rゼオライト 2. 海藻堆肥2:1 2. 海藻堆肥2:1 3. 生ごみ堆肥・海藻肥料 3. 生ごみ堆肥 海藻堆肥・海藻堆肥1:2 4. 海藻肥料・海藻堆肥・海藻堆肥1:2 7. 自然堆肥 7. 自然堆肥 8. 化学肥料・化学肥料1:2・化学肥料2:1 8. 化学肥料・化学肥料1:2・化学肥料2:1 11. コントロール 11. コントロール ♦白綿と茶綿は同傾向を示し、海藻堆肥2:1は、色・光沢が特に優れていた ♦生長が良い程、弾力がしっかりしており(白綿)、繊維が長く、 種質も良い傾向にあるが、海藻堆肥2:1は生長に関係なく、高品質であった ♦栄養が少ない程、色が薄い傾向があった(茶綿) 放射性Csの作物への移行係数低減効果の検討 (茨城大学、小松崎先生・黒田先生との共同研究) ゼオライトの土壌混和によるナタネへの移行低減効果の検討 実験方法 コンテナーの大きさ:45cmx30cmx30cm、不織布を 敷く。 試験土壌:土浦市中都町の畑表層土 2011年4月はじめに表層5cm程度を削り、保存してお いた土。良く混合し、コンテナーに15cmの厚さで入れ た。 栽培作物:菜の花 1)コントロール(ゼオライト無添加) 2)イズカライト0.5mm-1mm 0.5kg/m2 3)同上 1kg/m2 4)同上 2kg/m2 5)イワミライ0.5mm-2mm 0.5kg/m2 6)同上1kg/m2 7)同上2kg/m2 8)MGイワミライト0.5mm-1mm 1kg/m2 9)イズカライト(モルデナイト)3-5mm 1kg/m2 10)2Rゼオライト**(排水処理に使用後)1kg/m2 ナタネ収穫後、乾燥、粉砕し、ゲルマニウム半導体検 出器による放射性核種の分析 ゼオライト添加。2011年9月20日 種まき2週間後 ナタネへのCsの移行係数 表2 ナタネのCs134+Cs137濃度と移行係数 11月30日 1月24日 土壌 Bq/kg Bq/kg 移行係数 Bq/kg 移行係数 無処理 1108.12 136.682 0.123346 94.855 0.0856 イズカライト 0.5 1106.08 33.8706 0.030622 29.023 0.02624 イズカライト 1 999.38 52.61 0.052643 28.8222 0.02884 イズカライト 2 931.79 59.336 0.06368 13.5321 0.014523 イワミライト 0.5 1066.26 92.451 0.086706 30.743 0.028833 イワミライト 1 1033.65 72.509 0.070149 26.8 0.025928 イワミライト 2 1098.5 55.372 0.050407 48.66 0.044297 MGイワミライト 1 1026.99 54.907 0.053464 40.746 0.039675 イズカライト 1 999.96 59.19 0.059192 34.2208 0.034222 2Rゼオライト 1 1117.88 76.759 0.068665 29.247 0.026163 ゼオライト無処理区(100)に対するゼオライト添加に よる移行係数の低減効果 ゼオライトを用いた栄養塩循環システムの構築と放射能汚 染農地での影響削減実証試験プロジェクト 下水道未整備地域にお ける生活排水等からの 栄養塩負荷削減対策 島根県 西部地 区など 放射能汚染農地での放射能 影響削減対策 福島県など 生活排水等からの 栄養塩回収 栄養塩含ゼオライト 農地 使用肥料 の削減 放射性Csの作物 生活排水等から回 への移行削減 収した栄養塩の肥 料としての活用 浄化槽排水からの栄 養塩回収装置の設置 ゼオライト 家庭 作物 栄養塩回収装置 浄化槽 P 栄養塩 回収装置 排水 浄化槽から ネット袋 に入れた ゼオライト 排水 (NH4-Nの回収) (リン回収、農地利用資材 の開発) 穴の開いた管(ネトロン管) 弁