JP2003080211A - 有機性廃棄物の処理方式と処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】有機性廃棄物の水分を、臭いを出すことなく、
なおかつ資源として有効利用できる形で処理する方式の
確立とそれに基づく処理装置の実現 【構成】有機性廃棄物を緩慢に粉砕し、その緩慢な粉砕
に伴って発生する水分を吸収する工程を考え、なおか
つ、その水分を蒸気吸引する方法を考えた。その際悪臭
が発生しないように、空気が、満遍なく分配されるよう
に工夫した。そのために、竹材の細片を利用しこれを多
量に投入した撹拌槽に有機物を混入するようにした。ま
た有機物の細胞膜は、微生物酵素によって消化分解をは
かり水分の除去をより完璧にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機性廃棄物を、好
気的環境のもとで、水分除去処理する処理技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】有機性廃棄物は、今日のように、ごみ問
題が社会問題化し、生ごみの処理として問題になる以前
から、農業の分野では、あたり前のように処理されて来
た。そこでの処理方法は、発酵処理して堆肥にするとい
うものであった。

【０００３】野菜を収穫した後の茎や根っ子などの野菜
くずに、畜糞をまぶし、時々切り返しを行って空気に触
れさせる他は、嫌気状態に保ち１〜２年かけて発酵さ
せ、完熟堆肥を作る方法である。空気に触れさせること
による水分の蒸発や、腐敗の進行を防ぎ、貴重な有機物
資源を確保する方法として長く行われて来た。

【０００４】家庭から出る生ごみ等を処理する方法とし
ても、この考え方は踏襲され、ＥＭボカシを使った台所
での生ごみ処理は、臭いのする生ごみを密封状態にしな
ければならず、嫌気発酵による「生ごみ」の漬物作りが
行われた。この中では、発生する水の処理が最大の問題
となり、水を良く切り、ＰＨを整えないと、発酵はうま
く行かず、腐敗してしまうことになった。

【０００５】そうした中で、加熱ヒーターや撹拌翼を備
えた電気式の生ごみ処理機が製作されるようになり、発
酵菌をねかせた木くずやもみがらなどの培養基材を処理
機の中に仕込み、その中に生ごみを投入し、撹拌翼を回
転させたり、ヒーターで加熱して水分をとばしながら、
生ごみを発酵処理するといったことが行われた。好気処
理の場合アンモニアなどが発生し、これはこれで、臭い
の問題が発生した。

【０００６】この発酵処理による問題は、それでも投入
生ごみが多い夏場などは、悪臭が発生する。できた
堆肥の利用先の確保と、利用先までの運搬方法といった
問題があった。また完熟堆肥にするまで時間がかかり
広大な場所も必要となった。

【０００７】そうした中で、生ごみを発酵処理するので
はなく、分解し、ＣＯ_２と水に変えてしまうということ
を銘打った消滅型の処理装置も作られ始めたが、生ごみ
と言っても、脂っぽいものや動物性蛋白など色々なもの
があり、それらすべてが言う通りに消滅することはなか
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、炭
水化物はもちろん動物性たんぱく、脂肪分等からなる有
機性廃棄物の水分を除去し、保存が良く、運搬にも良い
状態に仕上げること、さらに消化分解処理し、時には畜
糞などの分解処理もすばやくできる有機性廃棄物の処理
方法と処理装置を提供することが目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述した目
的を実現するために、次のことを考えた。通常有機物か
ら水分を除去するために、乾燥させるとすると、１００
度以上の温度にしないと、３０パーセントくらいの水分
しか取れない。熱をかけると、コストが掛かるという点
と、資源として再利用するに際して栄養分が破壊される
などの問題があった。そこで有機物を粉砕する方法が、
種々考えられてきたが、粉砕すると、水分が一挙に出て
しまい、有機物は嫌気的な環境に於かれ、臭いの問題が
課題となった。またその水分を、脱水したりすると、こ
こでも栄養分の流失と、廃棄される水による環境汚染の
問題が将来した。そこでまず、有機物を徐々に粉砕し、
水分が、徐々に排出されるようにした。また排出された
水分をその粉砕手段で吸収できるようにした。そのよう
な素材で、耐久性のある素材として、竹材を考えた。竹
材はきわめてきめの細かい多穴質になっているため、空
気を吸引したとき、水分の乾燥にも大変役立つ素材であ
る。

【００１０】また、有機物は、細胞膜の中に蓄えた水分
は、なかなか吐き出すことがない。機械的な粉砕だけで
は、限界があるため、細胞膜を、消化分解することも考
えた。有機物は、口の中で噛みくだかれ、ジアスターゼ
によって、炭水化物はでんぷんに分解される。有機物
は、粉砕されることによって消化分解されやすくなる。
したがって、適度に粉砕したものを、微生物酵素で分解
することを考えた。

【００１１】生ごみ等の有機物を粉砕すれば、水分はで
るが、緩慢な形でゆっくりと時間をかけて粉砕し、粉砕
によって浸み出した水分を、吸収し、水分量が次の酵素
による消化分解に適するようなレベルになるように工夫
する。

【００１２】酵素は、炭水化物だけでなく、たんぱく
質、脂肪を分解できるものを準備し、また酵素が活発に
働くように、温度やＰＨ調整を行う。温度はヒーターで
加熱できるようにし、一方では、消化・分解の化学反応
による反応熱も、その加熱手段の１つとして利用する。

【００１３】炭酸同化作用で、有機物が出来る過程は、
たとえばブドウ糖の場合 ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ＋光のエネルギー→Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ＋Ｃ_６
Ｈ_１２Ｏ_６ というように表される。ブドウ糖の分解は、この逆をた
どる。 Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ＋Ｃ_６Ｈ_１２Ｏ_６→ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ＋反応
熱 つまりこの反応を進めるに当たって、酸素が必要不可欠
であるというだけでなく酸素は起動要素となっている。

【００１４】そこで、この有機物の消化・分解にあた
り、分解した有機物に万遍なく、酸素を届けることが必
要であった。本発明では有機物の粉砕手段を粉砕ととも
に、この取り入れた空気を、すみずみにまで分散分配し
て行く手段としての役割をもたせた。これは、好季的環
境のもとで、有機物を処理していくことになるため、処
理中の臭いの問題を解決することになるとともに、酵素
による消化分解作用も働かせることが出来た。

【００１５】酵素の触媒作用によって、有機物が分解し
分解した有機物を栄養素として微生物が増殖し、微生物
がその有機物を分解した栄養素をすべて食べ尽くした時
点で、微生物自身の自己消化・自己分解が始まる。つま
りエサがなくなることによって世代交代的に死んだ微生
物を他の微生物がエサとして行くのである。ここで、世
代交代的な補充が出来なくなるため、急速に微生物は数
を減らしていく。これらの一連の過程で、水とともにＣ
Ｏ_２ガスが排出される。

【００１６】有機物から自らの細胞の構成炭素を摂取す
る微生物を従属栄養微生物と言い、有機物を消化分解す
るに当たっては、この微生物が中心的に働く事になる。
これに対し、ＣＯ_２ガスから炭素を摂取し、同化作用に
よってここから構成炭素を得ることが出来る微生物を独
立栄養微生物という。ＣＯ_２が処理雰囲気中に充満すれ
ばこの独立栄養微生物が増殖する条件が作られ、従属栄
養微生物が働く上で阻害となる。そこで、本発明では、
有機性廃棄物の消化分解が行われているすぐ上に排気口
を設け、比重の重いＣＯ_２ガスを外に排出していく換気
装置を設けＣＯ_２ガスの排出工程を考えた。

【００１７】このように本発明は、有機物を緩慢に粉砕
する手段として処理槽の内に、竹材による細片素材を投
入し撹拌翼によってそれを回転移動させるようにした。
この細片素材がお互いにぶつかり合い槽内を移動するこ
とによって、有機物がそこにはさまれ、ゆっくりと粉砕
されていくようにしている。

【００１８】もう１つのポイントは、換気された空気
（＝酸素）を槽内の隅々にまで送り届ける分散分配手段
である。この細片素材は、互いがランダムに接触し、至
る所に空隙を作っている。その空隙の場所は、回転のた
びに移動する。従って空気（＝酸素）も、それに従って
移動し、結果として有機物が投入された槽内の隅々にま
で、空気（＝酸素）を送り届けることが出来るのであ
る。

【００１９】竹材は、私たちの実験でも、その重量の２
０％の水分を吸収し、乾燥すればそれを吐き出す大変便
利な素材である。したがって、２ｃｍ×３ｃｍぐらいの
大きさに細断したものは、有機物を粉砕する手段として
使えるだけでなく、粉砕した有機物から排出される水分
を吸収し、細片の接触部でできた空隙は、空気を運び分
散分配する役割もはたすことが出来る。

【００２０】竹材の細片素材は、強い強度をもっている
ため、細片がたまたま重なり合って撹拌翼に引掛かった
時には、回転力にブレーキがかかることがある。そこで
本発明では、撹拌翼を装着した回転軸に過負荷がかかっ
たときには、この回転を順方向から逆方向に回転し、過
負荷の原因となる細片の重なりを取り払い、再び順方向
に回転できる仕組みにした。

【００２１】

【発明の具体的な実施例】図１は、本発明の特許請求の
範囲第１項に示した有機性廃棄物の処理方式を示すシス
テム図である。（２）は投入する有機性廃棄物、（４）
はその粉砕工程、（６）は換気工程、（８）は換気手段
によって水分蒸気を排気する工程、（１０）は再利用さ
れる有機物資源である。

【００２２】図２は、本発明の他の実施例で、粉砕処理
だけでなく、微生物酵素の働きも活用したものである。
（１２）は、送り込む空気を、酵素が働きやすい温度に
するための加熱器（１４）は、投入する微生物酵素であ
る。（１６）は、粉砕する工程を、酵素が働きやすい温
度にするための加熱器である。図３は、特許請求の範囲
第２項に示した有機性廃棄物の処理装置の概略図であ
る。（２６）は処理装置、（２８）は処理槽、（３０）
は回転軸、（３２）は攪拌翼、（３４）は動力源、（３
６）は吸引口、（３８）は排気口、（４０）は有機性廃
棄物の投入口である。

【００２３】図４は、図３に示した処理装置の処理槽
（２８）の部分を抜き出し、この中に竹材の細片（４
２）を投入したときの概略図である。

【００２４】以下図１から図４に基づき作用を説明す
る。処理装置（２６）の処理槽（２８）の中に竹材を２
ｃｍ×３ｃｍ角で切断した細片を図４のように投入し、
処理槽内を４〜６割埋める。この中に有機廃棄物（２）
が投入される。この処理槽（２８）内に満たされた竹材
の細片（４２）は図１の破砕工程（４）の構成要素であ
る。動力源（３４）によって、回転軸（３０）が回転
し、それに伴って攪拌翼（３２）が回転すると竹材の細
片（４２）がそれに伴って移動し有機物をまき込み粉砕
して行く。これが粉砕工程（４）である。有機物が粉砕
されて行くと水分が出るが、それは、この粉砕手段であ
る竹材の細片に吸収されて行く。竹材は、その重量の２
０％近い水分を吸収することができる。

【００２６】粉砕されて行く有機物に別個に用意した消
化酵素と微生物（１４）からなる液を投入する。これは
動物の消化器官を通過した糞尿を処理して作成した。こ
の投入により有機物の酵素による分解工程が始まる。こ
こでは酵素が働きやすい温度として４０℃±５℃くらい
が最適であり、加熱器（１６）ではヒーターで処理槽
（２８）を温めることにより、この調整を行っている。

【００２７】酵素が充分働くためと、酵素分解の起動要
素として酸素が必要となる。好気条件の下で分解が進ん
で行けば、嫌気発酵による有機酸やアルコールの製造を
防ぐことができ、それがすなわちＰＨ調整の役割を担う
ことになる。これがＰＨ調整（１２）である。ここで
は、ＰＨは４．０〜７．０に調整することができた。

【００２８】有機性廃棄物は、魚のあら、野菜くず、加
工食品の残渣、畜糞などと多岐にわたっている。従って
炭水化物のほか、動物性、植物性のタンパク質と脂肪を
分解する必要がある。そこで炭水化物の加水分解酵素
（アミラーゼ，マルターゼ）の他、タンパク質の加水分
解酵素（ペプシン，トリプシン，ペプチターゼ）脂肪酸
の加水分解酵素（リパーゼ）などが働き分解して行く。

【００２９】分解の結果、ブドウ糖やアミノ酸、そして
脂肪酸になったものを、栄養素とし、一方で換気工程
（６）から取り込んだ空気、（酸素）を条件としつつ微
生物が増殖する。この過程で微生物から排出される酵素
は酵素による分解工程に補充される。これが微生物の増
殖工程である。

【００３０】このようにして、有機物が粉砕され、粉砕
された有機物が酵素によって分解され、分解されて作り
出された栄養素と取り入れられた酵素を基にして、微生
物の増殖が行われて行く。この過程で投入された有機物
はどんどん減って消えて行くが、投入された有機物の重
量はまだ減らない。つまり、有機物が微生物に形を変え
ているのである。図５の１２時間ぐらい経過までがこの
時点である。

【００３１】分解する有機物がなくなった時点で、増殖
した微生物は、世代交代的に死滅した微生物を他の微生
物がエサにする微生物の分解・減量工程（２２）に入
る。こうして最終的には無機物だけが残って行く。

【００３２】図１に示した、有機性廃棄物の処理方式は
このようにして進められて行くが、この全工程を通し
て、排出されるＣＯ_２ガスは、微生物が有機物を分解し
て行く過程にとって邪魔な存在であり、このＣＯ_２ガス
は発生した処理槽内に吸気口（３６）を設け排気口（３
８）から動力源（３４）を使って排出するようにしてい
る。この排気作用に伴って新しい空気が槽内に導入され
る。これを換気工程（６）と呼んでいる。

【００３３】また、この消化・分解方式を進めるにあた
り、推進エネルギーとなっているのは酸素である。換気
工程（１８）によって新しい空気、すなわち酸素が槽内
に導入されても、有機性廃棄物は、水分を多く含み処理
過程の有機物はどうしても嫌気状態となる。それがまた
ＰＨを不安定にし、臭気発生の原因となっていた。本発
明では、粉砕工程（４）に使用した竹材の細片（４２）
は相互に接触する中で空隙を作り、その塊が移動する過
程で、その新しく取り込んだ空気をまき込み、処理の途
中の有機物を細かく分断し、空気、つまり酸素との接触
を充分に行う仕組みとなっている。

【００３４】これまで有機物を分解処理するにあたり、
これを細かく細断すれば、発酵分解等が早く進むことは
解かっていた。しかし、それはディスポーザーやジュー
サーでやるように粉砕してしまえば、発生する水分の処
理が大変でできなかった。水分の問題を優先して考えれ
ば、水分調整材としてモミガラや木屑などを利用すると
いうことがあったが、そのようなものに混在させれば有
機物を粉砕することができなかった。

【００３５】それを本発明では、動物や食物を歯で噛み
砕くように、まず有機物の粉砕工程を作り、その中で発
生する水分を粉砕手段たる竹によって吸収させることを
考えた。この消化・分解工程で、反応熱が発生し微生物
が活性に働くためには、水分の補給が必要になってくる
が、そのときには一度取り込んだ水分を吐き出しそれを
利用するという方法を考えた。

【００３６】また、この竹材を攪拌翼で攪拌したとき
に、いくつかの竹材の細片が重なり合って、この回転軸
の回転に過負荷がかかることが予想される。そこで本発
明では図６に示すような機構を考え、それに対処するよ
うにした。

【００３７】通常状態では正逆回転モータ（４６）は順
方向に正回転している。それに伴い攪拌翼の回転軸（４
４）も回転している。ここに竹状の細片が引っかかり回
転軸（４４）が回りづらくなった時、正逆回転モータ
（４６）の負荷状態を検出する負荷検出機構（４８）を
設け、ここで過負荷の状態を検出し、検出したときには
制御機構（５０）に働きかけて正逆回転モータ（４６）
を逆回転させるようにした。

【００３８】逆回転させれば竹材の重なりなども解消で
きるため、再び自動的に正回転に戻せば正常回転して行
くことが保障される。

【００３９】

【発明の効果】以上説明して来た如く、本発明は従来発
酵分解処理が主流であり、消滅処理としては、うまく処
理できていなかった有機性廃棄物の処理方式として新し
い処理方式を考え、それを実現する処理装置を提案し
た。この処理装置を使えば約４８ｈで総重量が５〜１０
％になるという画期的な成果を得た。（図５参照）この
方式で処理すれば従来の処理に見られるような臭気の発
生もなく、小さな処理装置で大容量の廃棄物を処理可能
であり、また処理後の成果物は有機肥料として使用でき
る上に、容積的にも少なくなるため、農地への運搬も容
易になるという大変な効果がある。

【００４０】なお、発明の具体的な実施例で示したもの
は、あくまで１例であり、本発明は、その内容にとらわ
れるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の請求項１に基づく有機性廃棄物の処
理方式を示すシステム図。

【図２】は本発明による有機性廃棄物の処理方式を示す
他のシステム図

【図３】は本発明の請求項に基づく処理装置の概略図。

【図４】は竹材の細片を入れた処理槽の外観図。

【図５】は本発明により処理装置を作った有機性廃棄物
の処理時間と処理量の関係グラフ。

【図６】は本発明の請求項５に基づく回路のブロック図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０２Ｃ 21/00 Ｃ０５Ｆ 17/00 Ｃ０５Ｆ 17/00 17/02 17/02 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＤ Ｆターム(参考） 4D004 AA03 AB01 BA04 CA13 CA15 CA19 CB04 CC08 DA02 DA13 4D063 FF14 FF37 GA10 4D067 DD02 DD11 GA20 GB01 4G078 AA13 AB20 BA01 DA04 EA03 EA13 4H061 AA02 AA03 EE03 GG01 GG13 GG14 GG43 LL26

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機性廃棄物を撹拌し緩慢に粉砕する工
   程、該粉砕工程に於いて発生した水分を、該粉砕する手
   段によって吸収する工程、該粉砕手段に換気装置から取
   り入れた空気を分散分配する分散・分配工程、該発生し
   た水分を蒸気吸引する工程、以上の工程を組み合わせ該
   有機性廃棄物の水分を８，５割以上取り除き、肥料もし
   くは、飼料として作り変える事を特徴とした有機性廃棄
   物の処理方式。
2. 【請求項２】前記有機性廃棄物を、請求項１に基づく処
   理方式によって処理することを特徴とする有機性廃棄物
   の処理装置。
3. 【請求項３】前記緩慢に粉砕する手段として、竹材によ
   る細片素材を利用したことを特徴とする請求項２に基づ
   く有機性廃棄物の処理装置。