JP2003305437A

JP2003305437A - 光照射と消石灰添加を組み合わせた固形有機物処理法及び本方法を用いた生ゴミ処理装置

Info

Publication number: JP2003305437A
Application number: JP2002153142A
Authority: JP
Inventors: Toru Ueda; 徹植田; Satoru Shibata; 悟柴田; Satoshi Matsumoto; 聰松本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】安価かつ簡便に、固形有機物を分解、脱臭する
方法を提供すると同時に、本方法を用いた生ゴミ処理装
置、堆肥化装置を提供する。【解決手段】本発明に係る、消石灰等による光化学反応
促進作用を用いた固形有機物処理法において、自然光の
積極利用もしくは紫外線ランプ等照射を、固形有機物へ
の消石灰等添加に組み合わせる事によって、固形有機物
中の各種有機物質の分解能や脱臭能を向上させる事が可
能となった。また、必要に応じて、消石灰等と光照射の
組み合わせに、酸化チタン等の光触媒処理や、過酸化水
素水、オゾン等の各種酸化剤添加、通気処理、微生物処
理を組み合わせる事によって、固形有機物処理能力を、
更に向上させる事が可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の有機物質を
含んだ固形有機物を分解処理、脱臭処理する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、消石灰には、有機物分解、脱臭等
の機能が知られており、堆肥製造、食品添加、製糖、製
紙、紙パルプ製造、排煙脱塩素、水処理、皮革製造、農
薬、肥料等に広く用いられてきている。しかしながら、
本出願人らの発明が行われるまでは、有機物を含有する
水溶液に、二酸化チタン等の光触媒を添加しなくとも、
水酸化カルシウム（消石灰）、水酸化ナトリウム等の水
酸化塩添加と光照射を組み合わせるだけで光化学反応が
促進される事実は知られていなかったので、有機物への
消石灰処理時に、光照射を積極的に取り入れる事は、従
来は、行われていなかった。従って、我々は、平成１４
年４月１０日に、「光照射と消石灰添加を組み合わせた
有機物質含有液体処理法」に関して特許出願を行い、実
施例に、レマゾール・ブリリアント・ブルーＲ溶液を用
いた光化学反応モデル実験の結果を示し、この原理が排
水処理や液体食品処理等に利用できる事を示したが、今
回は、更に試行錯誤を繰り返す事によって、有機物質を
含有する「固体」の処理に対しても、一定の効果が得ら
れる事を確認し、この原理を、生ゴミ処理装置や堆肥化
装置にも応用できる事を新たに確認したので、これらの
方法一式を提供するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】生ゴミ、糞尿、土壌、
皮など各種の有機物質を含む固体を、従来の方法と比較
し、より安価かつ効率的に、有機物分解、脱臭する技術
を提供する事を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係わる有機物質含有固体の処理法において
は、反射鏡活用を含む自然光の積極利用もしくは紫外線
ランプ、蛍光灯等による光照射を、有機物質含有固体へ
の消石灰等添加処理と組み合わせる事によって、従来よ
り安価かつ効率的に、該固体中の各種有機物質の分解や
脱臭を行う事を可能としたものである。また、必要に応
じて、消石灰等添加と光照射の組み合わせの上に、酸化
チタン等の光触媒処理や、過酸化水素水、オゾン等の各
種酸化剤添加、曝気処理、微生物処理等を組み合わせる
事によって、処理能力を、更に向上させる事が可能とな
るだけでなく、この原理を、生ゴミ処理装置、堆肥化装
置にも適用する事も可能である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。有機物分解もしくは脱臭を必要とする糞尿、樹皮等
の各種の固形有機物に、適当量の消石灰を混和する。こ
こで用いる消石灰は、肥料等として市販されている安価
な低純度品で十分である。なお、別に消石灰でなくと
も、水溶性の強塩基と弱酸の塩、水溶性の水酸化塩なら
何でも良いが、生物系廃棄物処理の場合は、消石灰が安
価であるだけでなく、空気中の二酸化炭素と反応し、炭
酸カルシウムへの中和反応を自然に起こすため、他の塩
と比べ、環境に優しい効果が期待できる。

【０００６】消石灰等添加と光照射を組み合わせる事に
よって、有機物分解や脱臭が促進される事実のメカニズ
ムは、消石灰添加によって増加する水酸化イオンが、光
化学反応に伴い発生するヒドロキシラジカルの供給源と
なっているためかもしれない。また、更に、特に二酸化
チタンなどの光触媒を加えなくとも、各種の生物系廃棄
物中には、一定濃度の重金属（酸化重金属を含む）や腐
植物質など、元々、光触媒能力を示す物質が含まれてい
る事が予測されるので、それら生物系廃棄物等に内在す
る光触媒様物質による光化学反応が、消石灰等の添加に
よって促進される可能性も考えられる。

【０００７】いずれにせよ、重要なのは、固形有機物を
含む生物系廃棄物処理において、特に外部から光触媒を
添加せずとも、単に消石灰等を添加し、光照射するだけ
で、固形有機物質の分解や脱臭が生じる事実で、この発
見により、高価な光触媒料金を節約する事が可能となる
だけでなく、重金属でもある光触媒の生物系廃棄物への
添加による“二次汚染”を低減させる事にもなる。

【０００８】なお、光照射に関しては、生ゴミ処理装置
あるいは堆肥化装置の設計において、上面、前面、側面
等に透明な板（アクリル板、ガラス板等）を用いるか、
開放系にして、処理室内に自然光を積極的に取り入れる
か、あるいは太陽自動追尾装置がついた反射鏡等を使っ
て自然光を取り入れてもよい。また、微生物の増殖を阻
害しにくい波長である３６０ｎｍピークの紫外線を照射
するランプや、更には、可視光を照射する蛍光灯を設置
してもよい。というのは、紫外線だけでなく可視光に関
しても、腐植の光化学反応を促進する事が知られている
からである（資源環境技術総合研究所研究所紹介、土
壌環境ニュース第１３号、社団法人土壌環境センター
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｐｃ．ｏｒ．ｊｐ／ｎｅｗ
ｓ／１３−ｋｅｎｋｙｕｕｓｈｏ．ｈｔｍｌ）。なお、
３６０ｎｍピークの紫外線に関しては、一般に微生物の
増殖を阻害しないと考えられてはいるが、あまり強く照
射した場合はその限りではない可能性もあるので、必要
に応じて、光量を調節する必要がある。

【０００９】また、必要ならば、この消石灰等と光照射
という単純な組み合わせに、過酸化水素水、オゾン等の
各種の酸化剤や二酸化チタン等の各種の光触媒、あるい
は通気処理等による酸素供給を組み合わせる事によっ
て、促進酸化を向上させる事も可能で、利用者の費用と
必要性に応じて、その組み合わせを選択すればよい。

【００１０】なお、光化学反応だけで、固形有機物を処
理するよりも、微生物や原生動物等による生物学的無機
化を組み合わせて分解した方が、生物による元素循環能
を利用して、分解された有機物を、硝化・脱窒による窒
素ガス、あるいは呼吸による二酸化炭素や水等として、
空気中に放出できるので望ましい。ただ、その場合、微
生物等の増殖や活性を阻害しない範囲で光照射する事が
必要となり、そういった意味で殺菌効果がある３００ｎ
ｍ以下の波長の紫外線を用いずに、３００ｎｍ以上の紫
外線、蛍光灯、あるいは太陽光等を用いる事が必要とな
る。また、省エネルギーの観点から考えれば、可能な
ら、できるだけ自然光を活用した方が良いのは言うまで
もない。そういった意味で、自然光を透過するアクリル
板、ガラス板を使ったり、開放系にしたり、あるいは太
陽自動追尾装置等がついた反射鏡を最大限利用する事が
大事になってくるであろう。

【００１１】更に、生ゴミ処理装置においては、できる
だけ多様な微生物等を活用するために、培養材に「複合
生態系資材」を用いる方が良い。ここで言う「複合生態
系資材」とは、ピートモス、椰子殻、腐葉土、チップ、
牛糞堆肥、鶏糞堆肥、バーク堆肥、豚糞堆肥、その他の
堆肥、油粕、稲藁、各種土壌、糞尿、活性汚泥等を、複
数種、あるいは全種類、組み合わせて培養材として用い
たものを言う。なお、その場合、ピートモス、椰子殻、
チップ等をベース資材として、その他の資材を副資材と
して少量づつ配合するのが望ましい。

【００１２】一般に、自然生態系において培養可能な菌
は、多くの場合、１％以下と言われており、圧倒的多数
の微生物群は培養困難である事が知られている。従っ
て、そういった培養困難な微生物群も含めて自然生態系
の微生物機能を活用したい場合、自然界から有機物分解
微生物群をあえて分離せずに、自然生態系の試料のまま
で、それらの微生物群の機能を活用する方が賢明である
と考えられる。また、ピートモス、腐葉土、椰子殻、糞
尿等、それぞれの生態系の種類が異なれば、それらの生
態系ごとに特徴ある微生物フロラが存在しているので、
非常に多様な微生物群の機能を活用する事が可能とな
る。そういった意味で、「複合生態系培養材」を生ゴミ
処理機等に用いた方が良いと考えられる。

【００１３】例えば、腐葉土には、植物遺体を分解する
各種有機物分解菌群がフロラの一部を構成している事が
推測され、その一方、糞尿には、動物の腸内生態系で種
々の有機物分解に関わっている微生物群がフロラの一部
を構成し、活性汚泥では脱窒、硝酸化成などを司る微生
物群がフロラの一部を構成しているものと推測される。
そして、それらを全て含めた培養材を用いる事によっ
て、培養困難な微生物群をも含めた実に多様な生態系機
能微生物群を、生ゴミ処理装置にて利用できる事が期待
できる。更に、本方法で活用できるのはバクテリア、放
線菌、酵母、糸状菌等の所謂、微生物群だけでなく、線
虫や原生動物等の動物群も同様に活用できる。これが
「複合生態系培養材」の概念であり、本発明によって初
めてその概念が提出されたものであると発明者らは考え
ている。なお、従来の技術では、椰子殻やチップ等をベ
ースとする培養材に数種あるいは数十種の培養微生物群
を添加するシステムが数多く使われているが、こういっ
たシステム（バイオオーギュメンテーション法）では、
生ゴミ処理に関わる微生物群の多様性がかなり限定され
てしまうだけでなく、添加した微生物群が培養材に本当
に定着しているのか疑わしい。実際、ＰＣＲ法、ＤＮＡ
プローブ法、培養法等を用いた定着確認も行われていな
いのが現状である。

【００１４】ただ、本方法を用いるに当たって、留意し
ないといけない点は、（生ゴミの発酵過程で７０℃以上
の高温になり病原菌が不活化されやすいものの）病気の
家畜や人から採取した糞尿や堆肥などの使用を可能な限
り控え、培養材に病原菌をできるだけ持ち込まないよう
配慮すべきである、という事である。

【００１５】また、生ゴミ処理機に関しては、堆肥化で
はよく行われている消石灰もしくはその水溶液を培養材
に添加する事は従来行われていない。従って、請求項５
で示したような形での積極的な光照射は行わず、単に通
常の蓋の開閉時に光が漏れ入る程度にした上で、培養材
に（過度のｐＨ上昇は避ける範囲で）消石灰を添加する
方法も本発明で併せて提供したい。もちろん、適度の光
量の紫外線（３６０ｎｍピーク）や自然光の積極利用が
あった方が、特に消臭に関しては、効果が確認されやす
いが、通常の蓋の開閉時に漏れ入る光量の程度でも、消
石灰等によるヒドロキシラジカル増加効果はある程度進
むものと考えられる。

【００１６】なお、生ゴミ処理機の培養材に、酸化分解
促進のため、消石灰だけでなく、二酸化チタンパウダー
を一定割合混入してもよく、発明者らが酸化鉄含有二酸
化チタンパウダー（ＫＮ−００１、長野セラミックス）
を２０重量％、複合生態系培養材に混入させた場合、一
般有機物分解能が未添加区と比べ若干増加すると共に、
培養材の発熱量が増加する傾向にあったが、これら光触
媒は高価であるだけでなく、二酸化チタンという重金属
による二次汚染の問題が発生するので、光化学反応促進
剤は消石灰に留めておいた方が賢明である。また、培養
材重量の２割程度加えた場合は、処理室内のアンモニア
臭が逆にきつくなり、酸化は促進しても、還元反応であ
る脱窒過程が阻害されている可能性も考えられたので、
加えるとしても添加量に十分配慮する必要がある。

【００１７】また、本発明を用いた生ゴミ処理装置、堆
肥化装置を用いれば、生ゴミや堆肥化素材等に元々含ま
れているダイオキシン、エストロゲン、環境ホルモン、
残留農薬等の各種有害有機物質群の量を、光化学反応等
によって低減する効果も期待できる。

【００１８】次に、実施例にて本発明をより詳細に説明
するが、本発明は下記の例のみに限定されるものではな
い。

【００１９】

【実施例１】生ゴミ消滅機（三菱バイロンＭＳＨ−０１
５、伸洋産業株式会社製造；撹拌２回転／分）４台に、
主資材として、ホームセンターにて購入した椰子殻３．
６ｋｇ（２２．５Ｌ）をそれぞれ加えた。更に、副資材
として、同じくホームセンターで購入した消石灰０．２
５ｋｇ、ピートモス２ｋｇ、腐葉土０．５ｋｇ、牛糞堆
肥０．５ｋｇ、バーク堆肥０．５ｋｇ、油粕０．５ｋｇ
をそれぞれ添加し、よく混合して「複合生態系培養材」
とした。本複合生態系培養材は、ピートモス、腐葉土、
バーク堆肥に含まれる植物遺体分解に関わる微生物群を
含む微生物フロラ、牛糞堆肥に含まれる牛の腸内生態系
で有機物分解に関わる微生物群を含む微生物フロラ、油
粕に含まれる脂質分解に関わる微生物群を含む微生物フ
ロラ、及び、それらの各生態系で、硝酸化成や脱窒等の
（空気中に気体を放出する）元素循環過程に関わる微生
物フロラを含んでいる事が期待される。２連の実験を行
うために、この４台の生ゴミ処理機のうち２台の蓋を開
け、蓋センサー部に磁石を設置して、自動停止機能を解
除した上で、厚さ５ｍｍのアクリル板を２枚おき、その
アクリル板の上に紫外線照射装置（ブラックライトＦＬ
１０ＢＬ：ピーク波長３６０ｎｍ、ＮＥＣライティング
株式会社）を設置して、紫外線照射区とした。その上
で、それぞれの生ゴミ処理機に、スーパーマーケットの
魚調理室から調達した、魚のアラ（６０ｃｍ級のボラや
鰺等の頭、背骨、ヒレ等）０．５ｋｇと野菜切れ端１ｋ
ｇ（大根の使い残し、青菜等）の計１．５ｋｇを毎日１
回、添加し、この処理を３週間繰り返した。毎日、生ゴ
ミを添加する度に、２名の臭気判定人が臭気を盲目試験
し、２区の臭気の比較を行った。また、分解能に関して
は、３週間後に培養材に手を突っ込み未分解の固形有機
物群を引き出して重量を測定する事によって行った。そ
の結果、臭気に関しては、紫外線照射区の方が少ないと
判断できた。また、大きめの魚骨や魚頭部の透明な厚い
フィルム等からなる未分解の固形有機物に関しても、３
週間処理後に４処理機の平均は５３７ｇだったが、紫外
線照射区の方が平均して１７．４％少なかった。なお、
ここではデータは示さないが、消石灰を添加しない複合
生態系培養材を用いた場合は、消石灰添加区と比べ、分
解能、消臭能共にやや劣っていた。以上の結果より、生
ゴミ処理装置の機能を最大限生かすためには、消石灰を
含む複合生態系培養材に、光照射を組み合わせる事が有
効であると考えられる。なお、本実験ではスーパーマー
ケットの魚調理室から出る大型魚の頭、背骨、ヒレ等を
添加したが、これらは外食産業や一般家庭では出ないタ
イプの生ゴミであるので、本生ゴミ処理装置を、外食産
業、一般家庭、給食センター等で用いるならば、未分解
物はかなり少なくなる事が予想される。

【００２０】

【実施例２】次に、本実施例では、純粋に、水酸化塩と
光照射を組み合わせる事によって、固形有機物の分解が
促進されるか否かを確認する事を目的とした。５％水酸
化ナトリウム溶液８０ｍｌを２００ｍｌ三角フラスコ６
本にそれぞれ添加し、それぞれ２０ｇ程度の鰺の頭を１
つずつ加えた。その上で、３連ずつの２区の設定とし、
１区の三角フラスコ３本に、フラスコ群から１０ｃｍの
距離に設置した２台の紫外線照射装置（ブラックライト
ＦＬ１０ＢＬ：ピーク波長３６０ｎｍ、ＮＥＣライティ
ング株式会社）で紫外線（３６０ｎｍ）照射し、３０℃
でゆるやかに２４時間、振とうした。また、対照区とし
て残りの三角フラスコ３本を３０℃で紫外線を照射せず
に暗室で、ゆるやかに振とう処理する区を設定した。そ
の結果、２４時間後には両区とも、鰺の頭が原型を留め
ない状態まで腐食していた。この腐食溶液を、２重のガ
ーゼで濾過し、ガーゼに残った残留物（固形有機物）の
湿重量と、最初の鰺の頭の湿重量との割合を求め、固形
有機物分解能とした。なお、参考のためガーゼに残った
残留物に関しては乾重量も測定した。その結果、光照射
により水酸化ナトリウムの腐食能が平均２３．２％促進
されている事が確認でき、少なくとも骨格標本の作製に
おいて本原理が利用できる事が確認できた。

【００２１】

【発明の効果】実施例で示したように、消石灰等添加と
光照射を組み合わせるだけの単純な原理の本発明を用い
れば、固形有機物を、安価かつ簡便に分解・脱臭する事
が可能となり、単純であるだけに、生ゴミ処理装置、堆
肥化装置等、応用範囲は広い。以上より、本発明は、近
年、問題が増大している廃棄物問題等の軽減に広く貢献
できるものと考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ａ６２Ｄ 3/00 Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｊ４Ｈ０６１Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｃ０２Ｆ 11/02 ＺＡＢＢ０９Ｃ 1/02 Ｃ０５Ｆ 17/00 1/08 17/02 Ｃ０２Ｆ 11/02 ＺＡＢＣ０７Ｄ 319/24 Ｃ０５Ｆ 17/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｚ 17/02 ３０４Ｋ // Ｃ０７Ｄ 319/24 ＤＦターム(参考） 2E191 BA12 BB01 BC01 BD13 BD17 BD20 4C080 AA07 AA10 BB02 CC01 CC13 CC15 HH01 JJ01 KK08 LL01 MM01 MM02 MM08 QQ20 4D004 AA03 AA04 AB02 AB07 BA02 BA03 CA15 CA19 CA43 CA47 CA48 CB02 CB26 CC08 CC11 CC12 4D059 AA01 AA07 AA09 BA01 BJ01 BK02 BK23 CC01 DA01 DA05 DA43 DA44 DB31 DB33 4G069 BA04A BA04B BA48A CA04 CA17 EA01X EA01Y 4H061 AA02 AA03 CC03 CC32 CC33 CC35 CC41 CC47 CC51 CC55 CC57 EE12 EE18 EE52 EE61 EE70 GG18 GG28 GG32 GG43 GG48 GG62

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線、太陽光等の光照射と消石灰の添加
を組み合わせる事を特徴とする固形有機物分解法及び脱
臭法。
【請求項２】請求項１において消石灰の代わりに強塩基
と弱酸の水溶性塩、水酸化塩を用いる方法。
【請求項３】請求項１及び請求項２の方法に、（１）酸
化チタン等の光触媒、（２）過酸化水素水、オゾン等の
各種酸化剤、（３）撹拌、（４）熱処理、（５）微生物
処理の計５処理のうちの１つ、もしくは複数の処理を組
み合わせる固形有機物処理法。
【請求項４】請求項１〜３に述べた方法を用いて、生ゴ
ミ処理、堆肥製造、糞尿処理、皮革製造、食品製造、土
壌改良、油・ダイオキシン等汚染土壌浄化、汚染灰浄化
等に適用し処理効果を向上させる方法。
【請求項５】生ゴミ処理装置において、ピートモス、椰
子殻、腐葉土、チップ、牛糞堆肥、鶏糞堆肥、バーク堆
肥、豚糞堆肥、その他の堆肥、油粕、稲藁、土壌、糞
尿、活性汚泥、あるいはそれらの混合物（複合生態系資
材）等から構成される培養材に、消石灰もしくはその水
溶液あるいは二酸化チタン等光触媒パウダーを添加した
上で、（１）撹拌、曝気等の機能を有する生ゴミ処理装
置の上面、前面、側面等に、アクリル板あるいはガラス
板等の太陽光線が透過できる板や、太陽光線を集める反
射鏡を設置し、処理室内への自然光の透過量を高める
か、もしくは、（２）紫外線ランプ（３６０ｎｍピー
ク）や蛍光灯を、蓋裏面や処理室内へ設置する事によっ
て、消石灰や腐植等各種有機物による光化学反応を促進
し、一般有機物分解能、消臭能、有害有機物質分解能を
促進するよう設計された装置システム。
【請求項６】生ゴミ処理装置において、請求項５で記し
たようには、積極的に光照射を行わず、単に通常の蓋の
開閉時に光が処理室内に漏れ入る程度にした上で、培養
材に消石灰もしくは光触媒パウダーを添加する方法。
【請求項７】堆肥化装置において、農林畜産廃材、漁業
廃材、食品産業廃材、建築廃材、生活廃材等の堆肥素材
に、消石灰もしくはその水溶液を添加した上で、（１）
切り返し、もしくは通風等の機能を有する堆肥化装置の
上面、前面、側面等に、アクリル板あるいはガラス板等
の太陽光線が透過できる板や、太陽光線を集める反射鏡
を設置し、処理室内への自然光の透過量を高めるか、も
しくは、（２）紫外線ランプ（３６０ｎｍピーク）や蛍
光灯を、蓋裏面や処理室内へ設置する事によって、消石
灰や腐植等各種有機物による光化学反応を促進し、一般
有機物分解能、消臭能、有害有機物質分解能を促進する
よう設計された装置システム。