JP2004082110A

JP2004082110A - 生ごみ処理装置

Info

Publication number: JP2004082110A
Application number: JP2003181150A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Yamaguchi; 山口　重行; Hiroyuki Omura; 大村　浩之; Kazumasa Rokushima; 六嶋　一雅; Takayoshi Nakaoka; 中岡　敬善; Hideaki Yamada; 山田　秀昭
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】不快臭の発生少なく生ごみを分解処理することができる生ごみ処理装置を提供する。
【解決手段】分解処理槽２に供給された生ごみを微生物によって分解するようにした生ごみ処理装置に関する。分解処理槽２に常時通風させながら、生ごみと微生物との混合物の温度を４０〜６０℃の範囲に保持すると共にｐＨを３以上、７未満の酸性状態に維持する。この状態で、ホモ発酵型の乳酸菌を主体とする微生物で生ごみの分解を行なう。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物方式の生ごみ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在実用化されている生ごみ処理装置は、主として乾燥方式と微生物方式の二つに大別することができる。
【０００３】
乾燥方式は、加熱など物理的処理で生ごみ中の水分を除去させることによって、ごみの減量を行なう処理方式であり、高速で安定的に処理を行なうことができる。しかし、乾燥方式には、水分除去に必要なエネルギーが大きくなることや、ごみの減量率が低いという短所がある。
【０００４】
一方、微生物方式は、微生物の有機物分解能力を利用して生ごみを分解するようにしたものであり、生ごみの量が変化することによる負荷変動への対応性や、処理時間の点で乾燥方式よりも劣る。しかし、微生物の有機物分解作用を利用するので省エネルギーであり、しかも生ごみ中の有機物を最終的には炭酸ガスにまで分解することができ、ごみの減量率が高いという長所を有するので、微生物方式の生ごみ処理装置は広く普及しつつある。
【０００５】
特に、微生物方式の生ごみ処理装置において主流となっているのは、木材チップなど有機基材と生ごみとを好気性条件下で混合させ、基材に担持させた好気性菌によって生ごみを好気性分解するようにした方式のものである。そしてｐＨを７．０〜９．５のアルカリ性領域に保持することによって、好気性菌による好気性分解の効率化を図り、ごみの大幅減量を可能なものにしている。
【０００６】
しかし、このような好気性菌の好気性分解を利用した生ごみ処理装置では、次のような問題があった。すなわち、生ごみの有機物の分解が活発であるほど、分解に伴なって多くのガスが発生するが、好気性分解は上記のように一般にアルカリ性領域で行なわれるので、タンパク質の分解によって多量のアンモニアが放出されることがあり、悪臭が発生し易い。また過大量の生ごみが投入された場合や、ご飯など糖質を多く含む生ごみが多量に投入された場合には、一時的に有機酸が大量発生し、ｐＨが酸性領域まで急激に低下することがある。好気性分解処理ではその中心的な働きをなす菌の至適ｐＨは上記のように７．０〜９．５のアルカリ性領域にあり、アルカリ性領域を維持することが重要であるが、このようにｐＨが酸性領域に低下すると、好気性菌の活性が失われ、他の腐敗菌の増殖を招いて、悪臭発生の原因となる。
【０００７】
一方、このようなアルカリ性領域で行なう微生物分解方式に対して、酸性領域で生ごみを微生物分解する酸性分解方式がある。酸性分解方式では、酸性状態を維持するために代謝産物として乳酸などの有機酸を産出する菌を主として利用して生ごみの分解を行なうものである（例えば特許文献１等参照）。そして酸性分解方式では生ごみの分解でアンモニアが生じても、有機酸と中和されてアンモニアガスの発生が抑制されるので、生ごみが分解されて発生する臭いはマイルドなものとなる。
【０００８】
しかし、酸性分解に利用される菌は一般に呼吸鎖（電子伝達系）を有していないので、アルカリ性領域で働く好気性菌に比べて有機物の分解能力が劣る。このために、ごみの減量率が自ずと小さくなるという問題を有するものであった。また酸を産出する菌のなかには、乳酸のような刺激の弱い有機酸の他に、酢酸や酪酸など強い刺激のある有機酸を大量に産出するものがあり、これらの有機酸による刺激臭が問題になることもあった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−１７０５７９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、不快臭の発生少なく生ごみを分解処理することができる生ごみ処理装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る生ごみ処理装置は、分解処理槽に供給された生ごみを微生物によって分解するようにした生ごみ処理装置において、分解処理槽に常時通風させながら、生ごみと微生物との混合物の温度を４０〜６０℃の範囲に保持すると共にｐＨを３以上、７未満の酸性状態に維持した状態で、ホモ発酵型の乳酸菌を主体とする微生物で生ごみの分解を行なうようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、高温・酸性状態により雑菌の繁殖を抑制し、さらに好気性雰囲気により偏性嫌気性菌の繁殖を防いで、これらによる酪酸や硫化水素などの腐敗臭の発生を防止することができると共に、好アルカリ性の好気性菌を失活させてアンモニアが大量に発生することを防ぐことができるものであり、またホモ発酵型の乳酸菌は刺激臭の弱い乳酸のみを生成するものであって、不快臭の発生を抑制しながら生ごみを分解処理することができるものである。
【００１３】
また請求項２の発明は、請求項１において、ホモ発酵型の乳酸菌として、ラクトバチルス属、ペディオコッカス属、ストレプトコッカス属、エンテロコッカス属から選ばれる菌を用いることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明によれば、これらの菌で生ごみを分解する際に生成される乳酸によって腐敗菌や雑菌の繁殖を抑制することができ、しかも発酵過程でジアセチルなどの芳香物質が生成されるものであり、分解臭をよりマイルドなものにして不快臭の発生を防ぐことができるものである。
【００１５】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、乳酸菌として有胞子性乳酸菌のバチルスコアグランスを用いることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、胞子を形成するバチルスコアグランスは温度、水分、ｐＨなど環境の変化に強いので、生ごみの過大投入や成分の偏りなどの負荷変動に対して、安定した処理能力を得ることができるものである。
【００１７】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、微生物として乳酸菌の他に酵母を併用することを特徴とするものである。
【００１８】
この発明によれば、酵母の生成するエタノールなど微量のアルコール成分が分解ガス中に含まれることになり、分解臭を一層マイルドなものにすることができるものである。
【００１９】
また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、ホモ発酵型の乳酸菌に対する共生菌として、ヘテロ型乳酸菌と有胞子乳酸菌の少なくとも一方を、ホモ発酵型の乳酸菌に補助的に添加することを特徴とするものである。
【００２０】
この発明によれば、ホモ発酵型の乳酸菌と共生関係にあるヘテロ型乳酸菌や有胞子乳酸菌によって、ホモ発酵型の乳酸菌を主体とする菌相を安定化することができ、生ごみの分解処理を安定して行なうことができるものである。
【００２１】
また請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、分解処理槽に有機酸を添加するようにしたことを特徴とするものである。
【００２２】
この発明によれば、分解処理槽内のｐＨ変動を低減して、酸性状態を維持することができるものである。
【００２３】
また請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、分解処理槽に酸性のｐＨ緩衝作用を有する無機剤を添加するようにしたことを特徴とするものである。
【００２４】
この発明によれば、分解処理槽内のｐＨ変動を抑制して、酸性状態を維持することができるものである。
【００２５】
また請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかにおいて、分解処理槽に糖類を添加するようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
この発明によれば、乳酸菌の増殖と乳酸の生成の効率を高めることができ、生ごみ分解装置の立ち上がりや生ごみ分解処理を安定化させることができるものである。
【００２７】
また請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかにおいて、分解処理槽にビタミン類を添加するようにしたことを特徴とするものである。
【００２８】
この発明によれば、乳酸菌をビタミン類によって効率良く増殖させることができるものである。
【００２９】
また請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれかにおいて、分解処理槽に塩化ナトリウムを添加するようにしたことを特徴とするものである。
【００３０】
この発明によれば、耐塩性のない雑菌などの増殖を防ぐことができ、耐塩性の乳酸菌を優先化することができるものである。
【００３１】
また請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれかにおいて、上記微生物及び分解処理槽に添加される添加物を基材に担持させた状態で用いることを特徴とするものである。
【００３２】
この発明によれば、微生物やその他の添加剤を分解処理槽に添加する際の、作業性や安全性を向上することができるものである。
【００３３】
また請求項１２の発明は、請求項１乃至１１のいずれかにおいて、生ごみ処理の運転開始時に糖類と酸性の無機剤のみを分解処理槽に投入するようにしたことを特徴とするものである。
【００３４】
この発明によれば、運転開始の際に、ｐＨを酸性状態にして雑菌の繁殖を抑制しつつ乳酸菌の基質である糖類を分解処理槽に多量に存在させることができ、乳酸菌の増殖と乳酸の生成が効率的に行なわれ、乳酸菌を別途添加する必要なく、乳酸菌を主体とする安定した菌相を分解処理槽内に形成することができるものである。
【００３５】
また請求項１３の発明は、請求項１乃至１２のいずれかにおいて、分解処理槽内のｐＨが酸性状態でなくなったときに、酸性復活剤として糖類を投入するようにして成ることを特徴とするものである。
【００３６】
この方法によれば、分解処理槽に酸を添加する場合のような急激なｐＨ変動によるガス発生などの問題が生じることなく、乳酸菌による糖類の分解によって徐々に分解処理槽内を酸性状態に戻すことができるものである。
【００３７】
また請求項１４の発明は、請求項１乃至１３のいずれかにおいて、上記分解処理槽と、上記分解処理槽で分解処理された被処理物を乾燥処理する乾燥処理槽とを備えて成ることを特徴とするものである。
【００３８】
この発明によれば、乾燥によって細菌が増殖できない衛生的な残渣を得ることができるものであり、また生ごみの酸性分解ではアンモニアが発生せず窒素成分が放出されないために、残渣の堆肥としての有効性が高いものである。
【００３９】
また請求項１５の発明は、請求項１乃至１４のいずれかにおいて、上記分解処理槽と、上記分解処理槽で分解処理された被処理物をアルカリ性状態で好気性菌によって分解する好気性分解処理槽とを備えて成ることを特徴とするものである。
【００４０】
この発明によれば、分解処理槽で酸性分解された生ごみの被処理物をさらに好気性分解処理槽で好気性分解することによって、より無機物にまで分解することができ、ごみの減量率を高めることができるものである。
【００４１】
また請求項１６の発明は、請求項１５において、上記分解処理槽に常時通風を行なうにあたって、通風の際の空気の流れの上流側に好気性分解処理槽を、下流側に分解処理槽をそれぞれ配置し、分解処理槽の生ごみと微生物との混合物内に遮蔽板の下部を差し込み、空気が遮蔽板の下端を通過して流れるようにしたことを特徴とするものである。
【００４２】
この発明によれば、分解処理槽に通風を行なうにあたって、好気性分解処理槽で発生したアンモニアガスを含む空気が分解処理槽に流入し、しかもこの空気は分解処理槽内の生ごみと微生物の混合物内を潜って通過するものであり、アンモニアを分解処理槽内で生成された有機酸と接触させて効率高く反応させることができると共に吸着させることができ、アンモニアが臭気として排出される量を低減して臭気レベルを一層低減することができるものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００４４】
図１は生ごみ分解処理装置の実施の形態の一例を示すものであり、ケーシング１内に分解処理槽２が配置してあり、分解処理槽２内には攪拌装置３が設けてある。攪拌装置３は水平に配置される回転軸４と回転軸４の外周に突出して設けられる攪拌羽根５とから形成されるものであり、回転軸４の端部は分解処理槽２の槽壁から突出させてある。ケーシング１の底部内には攪拌用モータ６が設けてあり、回転軸４の突出端部に取着したプーリ７と攪拌用モータ６の出力軸８に取着したプーリ９の間にベルト１０を懸架することによって、攪拌用モータ６の作動で攪拌装置３を回転駆動することができるようにしてある。また、分解処理槽２の上部には吸気口１１と排気口１２が設けてあり、吸気口１１はケーシング１の空気取り入れ口１３を介して、排気口１２はケーシング１の空気排出口１４を介して外部に連通させてある。そして排気口１２には排気ファン１５が設けてあり、吸気口１１からａ矢印のように吸気した空気を排気口１２からｂ矢印のように排気することによって、分解処理槽２に空気を通過させて通風させるようにしてある。
【００４５】
上記の分解処理槽２には木材チップや多孔質セルロース発泡体など、多孔質の有機質粒体からなる基材１６が充填してあり、分解処理槽２内に投入される生ごみと基材１６が攪拌装置３によって攪拌されるようにしてある。また分解処理槽２の下部には加熱ヒーターなどで形成される加熱装置１７が設けてあり、基材１６と生ごみとの混合物を加熱することができるようにしてある。さらに分解処理槽２には水分センサ１８が設けてあり、基材１６と生ごみとの混合物の水分を検知するようにしてある。
【００４６】
上記のように形成される生ごみ処理装置において請求項１の発明では、排気ファン１５の運転によって分解処理槽２内に常時通風して通気しながら、加熱装置１７によって基材１６と生ごみとの混合物の温度を４０〜６０℃の範囲に加熱調整し、そして基材１６と生ごみとの混合物のｐＨを３以上、７未満（より好ましくは５以上、７未満）の酸性領域に維持して、生ごみを酸性分解するようにしてある。尚、酸性分解に適する水分は１５〜５０質量％（より好ましくは２０〜４０質量％）であり、上記の温度範囲で加熱装置１７を制御して分解処理槽２内の水分量がこの範囲内に維持するようにしてある。
【００４７】
ここで、このように分解処理槽２内の基材１６と生ごみとの混合物の温度範囲を４０〜６０℃に調整することによって、分解処理槽２内に増殖できる微生物を至適温度の高い高温菌に限ることができ、雑菌の繁殖を抑制することができる。また分解処理槽２内に常時通風して好気的雰囲気に維持することによって、分解処理槽２内に増殖できる微生物を、酸素を要求する好気性菌と、酸素存在下でも増殖可能な通性嫌気性菌に限ることができ、偏性嫌気性菌の繁殖を防ぐことができる。さらに基材１６と生ごみとの混合物のｐＨを３以上、７未満の酸性領域に維持することによって、好気性分解処理で優位を占める好気性菌の至適ｐＨは７〜１０のアルカリ領域にあるので、その活性を失わせることができ、好気性菌が優先化されないようにすることができる。従って、分解処理槽２内を好気性雰囲気に保ちながら温度とｐＨを上記の範囲に維持することによって、雑菌の繁殖を防ぎ、高温性かつ、好酸性もしくは耐酸性の、通性嫌気性菌を優先種として、生ごみを酸性分解処理することができるものである。
【００４８】
そして好酸性または耐酸性の通性嫌気性菌の代表的なものとして、乳酸菌を挙げることができ、上記のような条件で生ごみ処理装置を運転することによって、乳酸菌を主体とする微生物で生ごみの分解処理を行なうことが可能になるが、運転開始の前に分解処理槽２内に乳酸菌を添加することによって、より安定的に乳酸菌を優先種として生ごみの分解処理を行なうことができるものである。
【００４９】
ここで、本発明の請求項１の発明では、乳酸菌としてホモ型発酵の菌を用いるようにしてある。すなわち乳酸菌には、糖から主として乳酸を生成するホモ発酵型の菌と、乳酸と同時に酢酸などを生成するヘテロ発酵型の菌とがあるが、ホモ発酵型の乳酸菌はこのように、生ごみを分解しても刺激の弱い乳酸が生成されるだけであり、刺激のある酢酸などの生成はごく僅かであるので、生ごみの分解によって生じる分解臭は刺激のないマイルドなものになるものである。
【００５０】
このようなホモ発酵型の乳酸菌として、請求項２の発明では、ラクトバチルス（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属、ペディオコッカス（Ｐｅｄｉｏｃｏｃｃｕｓ）属、ストレプトコッカス（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ）属、エンテロコッカス（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ）属から選ばれる、一種あるいは複数種の菌を用いるようにしている。これらの菌で生ごみを分解する際の最終生成物は乳酸に限られ、しかも発酵過程でジアセチルなどの芳香物質が生成されるので、分解臭はよりマイルドなものになるものである。
【００５１】
以上のように、分解処理槽２に常時通風させながら、温度を４０〜６０℃の範囲に保持し、さらにｐＨを３以上、７未満の酸性状態に維持した状態で、ホモ発酵型の乳酸菌で生ごみの分解を行なうことによって、高温・酸性状態により雑菌の繁殖を抑制し、さらに好気性雰囲気により偏性嫌気性菌の繁殖を防いで、これらによる酪酸や硫化水素などの腐敗臭の発生を防止することができると共に、好アルカリ性の好気性菌を失活させてアンモニアが大量に発生することを防ぐことができるものであり、またホモ発酵型の乳酸菌の最終生成物は乳酸に限られるものであり、不快臭の発生を抑制しながら生ごみを分解処理することができるものである。そしてこのようにアンモニアの発生を抑制することができるために、窒素成分がアンモニアガスとして放出されることを低減することができ、生ごみを分解処理することによって得られる残渣の堆肥としての有効性を高めることができるものである。また、乳酸菌による乳酸発酵によって乳酸が生成されるので、乳酸でｐＨを酸性状態に安定して維持することができ、生ごみの酸性分解を安定して行なわせることができると共に、乳酸によって腐敗菌の繁殖を防止することもできるものである。さらに、分解処理槽２への生ごみの過大投入や成分に偏りがある生ごみの投入など、微生物による生ごみの分解に対する負荷が大きく変動しても、安定した酸性領域のｐＨと分解処理能力を維持することが可能である。すなわち、生ごみの過大投入や油分、糖類が偏って多い生ごみが投入されると、分解に必要な酸素消費量が急激に増加して、酸素不足状態となって好気性菌の活動が低下し、逆に嫌気性菌が急激に増殖して、分解処理槽２内には大量の有機酸が生成され、ｐＨが大幅に低下する。このｐＨ低下と酸素不足によって好気性菌はスパイラル状に悪影響を受け、ほとんど活動停止状態になって分解処理能力が大幅に低下してしまい、また偏性嫌気性菌が優先種となって大量の腐敗臭を発生させることがある。これに対して、本発明においては、生ごみと微生物の混合物は最初からｐＨが酸性状態にあり、また乳酸菌は通性嫌気性菌であるため、生ごみの過大投入や成分に偏りのある生ごみの投入によってｐＨが低下したり、酸素不足になっても、分解処理能力には殆ど影響がなく、安定して生ごみを分解処理することができるものであり、また生成される乳酸によって腐敗菌の繁殖を抑制することができるものである。
【００５２】
また、請求項３の発明では、上記の乳酸菌として、有胞子性のバチルスコアグランス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｃｏａｇｕｌａｎｓ）を用いるようにしている。バチルスコアグランスはこれのみを単独で用いるようにしてもよく、上記の請求項２の乳酸菌と混合して用いるようにしてもよい。このバチルスコアグランスは胞子を形成することができるので、温度、水分、ｐＨなど環境の変化に強く、容易に死滅しない。従って、乳酸菌としてバチルスコアグランスを用いて分解処理槽２に添加することによって、生ごみの分解安定性をさらに高めることができるものである。またバチルスコアグランスは有胞子性であるため、保存・貯蔵・運搬が容易であり、生菌数を維持したまま、分解処理槽２に添加することが可能である。
【００５３】
次に、請求項４の発明では、微生物として上記のような乳酸菌の他に、酵母を併用して、分解処理槽２に投入するようにしてある。酵母としては、サッカロマイセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属などを用いることができるものであり、酵母は乳酸菌と共存関係があるため、同一環境内で乳酸菌と酵母の両者を利用することが可能である。そしてこのように乳酸菌の他に酵母を併用して生ごみを処理すると、酵母の生成するエタノールなど微量のアルコール成分が分解ガス中に含まれ、分解臭を緩和することができるものである。乳酸菌に対する酵母の混合割合は、特に制限されるものではないが、２０〜５０質量％程度に設定するのが望ましい。
【００５４】
ここで、上記のようにホモ発酵型乳酸菌を主体として生ごみの分解を行なうにあたって、ホモ発酵型乳酸菌以外の菌も共生して生ごみの分解に関与しており、これらの菌がお互いに作用し合いながら安定した菌相を形成している。従って、ホモ発酵型乳酸菌に対する共生菌を補助的に添加してホモ発酵型乳酸菌と併用することによって、菌相を安定化することができるものであり、生ごみの分解処理を安定して行なうことができるものである。特に、運転初期の立ち上げ時にホモ発酵型乳酸菌と共生関係にある菌を若干量添加することは、菌相の安定に有効である。
【００５５】
そしてホモ発酵型乳酸菌の共生菌のなかでも、同じ乳酸菌であるヘテロ発酵型乳酸菌を補助的に添加することによって、ホモ発酵型乳酸菌を主体する菌相を安定化する効果を高く得ることができるものである。例えば、ホモ発酵型乳酸菌としてペディオコッカス属を１Ｌ（リットル）の基材１６に対して１０^８〜１０^１０個添加して生ごみの分解処理を行なう場合、ヘテロ発酵型乳酸菌としてレウコノストック（Ｌｅｕｃｏｎｏｓｔｏｃ）属を１Ｌの基材１６に対して１０^６〜１０^９個添加することができるものであり、同じ乳酸菌でも両菌の生ごみに対する分解メカニズムに違いがあるため、菌相全体でみれば安定性が向上するものである。またこのようにヘテロ発酵型乳酸菌の添加量をホモ発酵型乳酸菌の１／１０以下（１／２０〜１／５の範囲が好ましい）程度の補助的な量にしているので、ホモ発酵型乳酸菌を主体とする菌相は維持されるものである。
【００５６】
また、ホモ発酵型乳酸菌に対する共生菌として、有胞子乳酸菌を補助的に添加することによっても、同様に菌相を安定化することができるものであり、特に有胞子乳酸菌は胞子形成能力を有するために温度、水分、ｐＨなどの環境変化に強く、容易に死滅し難いので、菌相の安定性を向上させることができるものである。例えば、ホモ発酵型乳酸菌としてペディオコッカス属を１Ｌ（リットル）の基材１６に対して１０^１０個程度添加して生ごみの分解処理を行なう場合、有胞子乳酸菌としてバチルスコアグランスを１Ｌの基材１６に対して３×１０^９個程度添加することができるものである。このように有胞子乳酸菌の添加量をホモ発酵型乳酸菌の１／３程度（１／５〜１／２の範囲が好ましい）の補助的な量にしているので、ホモ発酵型乳酸菌を主体とする菌相は維持されるものである。
【００５７】
請求項５の発明はこのように、ホモ発酵型乳酸菌に対する共生菌として、ヘテロ型乳酸菌と有胞子乳酸菌の少なくとも一方を補助的に併用するものであり、乳酸菌相全体としてみれば外乱に対する耐性が向上し、結果的にホモ発酵型乳酸菌を主体とする安定した菌相を得ることができるものである。
【００５８】
また請求項６の発明では、分解処理槽２内に有機酸を添加するようにしてある。有機酸としては乳酸やピルビン酸などを用いることができるものであり、分解処理槽２内のｐＨが３以上、７未満の範囲で酸性状態になるように、適量の有機酸を添加することによって、分解処理槽２内を迅速に酸性域に到達させることができるものである。このように有機酸を添加することによって、分解処理槽２内を酸性状態に維持することができるものであり、雑菌の増殖を抑制し、乳酸菌の増殖と優先化に資することができるものである。また、何らかの原因でｐＨが上昇傾向にあるなど、酸性分解不調時に、有機酸を添加することによって、酸性環境を調えて乳酸菌を再度活性化することができるものである。
【００５９】
請求項７の発明では、分解処理槽２に有機酸を添加する方法に代えて、酸性のｐＨ緩衝機能を有する無機剤を分解処理槽２内に添加するようにしてある。酸性のｐＨ緩衝機能を有する緩衝剤を添加することによって、分解処理槽２内のｐＨ変動を低減して酸性状態を維持することができるものである。ここで上記のように有機酸を添加する場合には、有機酸自体も生ごみの分解と共に徐々に分解され、ｐＨが上昇していく可能性があるが、酸性のｐＨ緩衝機能を有する緩衝剤として無機剤を用いることによって、無機剤は直接的に分解されることはないので、分解処理槽２内のｐＨを酸性域に有効に維持することができるものである。このような酸性のｐＨ緩衝機能を有する無機剤としては、リン酸２水素カリウムなどを用いることができる。この酸性のｐＨ緩衝機能を有する無機剤の添加量は、分解処理槽２内のｐＨを３以上、７未満に維持するように適宜調整されるものである。
【００６０】
また請求項８の発明では、分解処理槽２に糖類を添加するようにしてある。糖類は乳酸菌の増殖と乳酸の生成に必要であり、このように分解処理槽２に糖類を添加することによって、生ごみ分解装置の立ち上がりや生ごみ分解処理を安定化させることができるものである。糖類としてはグルコースを用いることができるが、その他市販の砂糖などを用いることも可能である。糖類の添加量は特に制限されるものではないが、１Ｌの基材１６に対して５〜２０ｇ程度が適当である。
【００６１】
さらに請求項９の発明では、分解処理槽２に乳酸菌の発育に必要なビタミン類を添加するようにしてあり、乳酸菌を効率良く増殖させることができるものである。このビタミン類としては、例えばニコチン酸、パントテン酸、ビチオンなどを用いることができるものであり、これらの中から一種単独であるいは複数種を混合して用いることができる。これらのビタミン類は殆どの乳酸菌で要求性を示すものであり、これらの添加は乳酸菌の増殖に対して高い効果を得ることができる。ビタミン類の添加量は特に制限されるものではないが、乳酸菌に対して２〜５質量％程度が適当である。
【００６２】
また請求項１０の発明では、分解処理槽２に塩化ナトリウム（食塩）を添加するようにしてある。乳酸菌のなかにはペディオコッカス属のように耐塩性を有するものがあり、分解処理槽２内の塩化ナトリウムの濃度を１０〜２０質量％に調整することによって、耐塩性のない他の雑菌などの菌は増殖することができず、耐塩性の乳酸菌を優先化することが可能になるものである。
【００６３】
上記の乳酸菌や酵母のような微生物や、上記の有機酸、酸性のｐＨ緩衝機能を有する無機剤、糖類、ビタミン類、塩分のような添加物は、粉体や液体などの形態で個別に分解処理槽２内に添加することができるが、請求項１１の発明では、これらの微生物や添加物を、一種あるいは複数種を組み合わせて基材１６に担持させた状態で、分解処理槽２に添加するようにしてある。微生物や添加物を個別に分解処理槽２に添加するようにすると、一部のものを添加し忘れたり、また添加比率を間違えたりするおそれがあるが、基材１６に予め必要な微生物や添加物を必要な含有比率で担持させておけば、一部のものを添加し忘れたり、また添加比率を間違えたりするようなことがなくなるものであり、また添加の作業性や安全性を向上することができるものである。基材１６としては、木質チップや多孔質セルロース発泡体など、表面に開口する細孔を多数有するセルロース系の有機質粒状物を用いることができるものであり、微生物や添加物を付着させたり含浸させたりして、基材１６に担持させることができるものである。
【００６４】
ここで、上記の各実施の形態では、乳酸菌類を分解処理槽２に添加して生ごみの分解処理運転を開始するようにしているが、乳酸菌類を分解処理槽２に添加する場合、コスト、乳酸菌類の保管性、乳酸菌類の品質安定性などに問題のある場合がある。そこで請求項１２の発明では、上記した温度、水分などの運転条件下で、生ごみ処理装置を運転開始する際に、分解処理槽２に糖類と酸性の無機剤のみを投入するようにしてある。糖類や酸性の無機剤としては上記したものを用いることができる。そしてこのように運転初期に糖類と酸性の無機剤を投入すると、酸性の無機剤でｐＨを酸性にして雑菌の繁殖を抑制しつつ、乳酸菌の基質である大量の糖類の存在によって、分解処理槽２内に乳酸菌を増殖させると共に乳酸の生成を効率的に行なわせることができ、やがて乳酸菌を主体とする安定した菌相を得ることができるものである。
【００６５】
例えば、初期ｐＨを酸性状態にするための酸性無機酸としてリン酸２水素カリウムを１Ｌの基材１６に対して１０ｇ〜２０ｇの範囲の量で投入すると共に、乳酸菌の基質である糖類として、上白糖を１Ｌの基材１６に対して２０ｇ〜５０ｇの範囲という上記の各実施の形態の場合よりも多量に投入して、生ごみ処理の運転を開始することによって、乳酸菌を分解処理槽２に添加する必要なく、糖類と酸性無機剤の投入のみで、安定した乳酸菌相を立ち上げることができるものである。このように乳酸菌を添加しないで乳酸菌相を立ち上げる場合には、乳酸菌を添加する場合よりも、２〜５倍の量の糖類を運転初期に投入するようにするのが好ましい。
【００６６】
また、装置トラブルなどの何らかの原因で分解処理槽２内の酸性状態が失われて中性からアルカリ性の状態になることが想定される。このような場合、分解処理槽２内を酸性状態に戻すために、有機や無機を問わず、クエン酸やリン酸２水素カリウムなどの酸を分解処理槽２内に直接投入する方法が一般的である。このように酸を直接投入すれば、急速にｐＨが低下して即効的に酸性状態に戻すことが可能である。しかし、酸をある程度投入した後のｐＨ値は基材１６の状態に左右されるので、基材１６のｐＨを本発明で最適値の３以上、７未満（より好ましくは５以上、７未満）の範囲にするための酸の量は一定ではなく、酸の投入量の調整は難しい。また酸の投入による急激なｐＨの変化によって多種類の物質が気化し、気化ガスによって不快臭が発生するおそれがある。
【００６７】
そこで請求項１３の発明は、分解処理槽２内のｐＨが酸性状態でなくなったときに、酸性復活剤として糖類を投入するようにしたものである。糖類としては上記したものを用いることができるものであり、このように糖類を投入すると、糖類が微生物によって分解される際に乳酸などの有機酸が生成され、分解処理槽２内のｐＨは有機酸の生成に応じて低下し、乳酸菌活性の高い酸性状態に復帰させることができるものである。このとき、酸性状態が失われている状態では、菌相における乳酸菌の活性も低下しており、糖類を投入した初期では乳酸の生成速度が遅く、ｐＨの低下効果もすぐには生じない。そして時間が経過するに従って、糖類の分解と乳酸菌の増殖が相互に比例しながら進行し、徐々にｐＨが低下して、最終的には乳酸菌に至適な５以上、７未満の範囲のｐＨで安定する。このように、乳酸菌を主体とする菌相へ遷移しながら、酸性状態へと緩やかに戻すことができるものであり、急激なｐＨ変動によるガス発生などの問題が生じることなく、通常通りの運転を行ないながら酸性状態に復帰させることができるものである。酸性復活剤として糖類を投入する場合、糖類の投入量は分解処理槽２内のｐＨに応じて変動するが、一般的に１Ｌの基材１６に対して１０ｇ〜３０ｇの範囲が好ましい。
【００６８】
例えば、ｐＨ７．５〜８程度のアルカリ状態になった基材１６に、酸としてリン酸２水素カリウム（ＫＨ_２ＰＯ_４）を１Ｌの基材１６に対して２０〜３０ｇの範囲で添加した場合、図２に示すように、ｐＨは急激に低下し、不快臭を有するガスが発生した。一方、酸性復活剤の糖類として上白糖を、１Ｌの基材１６に対して上白糖を２０ｇ〜３０ｇの範囲で添加し、さらに糖類を乳酸菌が基質として利用し易くなるように、水を１Ｌの基材１６に対して１０ｃｃ〜３０ｃｃ添加した場合は、図２に示すように、ｐＨは徐々に低下し、ガス発生による臭気の問題なく、基材１６を乳酸菌に至適なｐＨ５以上、７未満の酸性状態に復活させることができるものである。
【００６９】
図３は請求項１１の発明における生ごみ処理装置の実施の形態の一例を示すものであり、ケーシング１内に分解処理槽２が配置してある。分解処理槽２には図１のものと同様に攪拌装置３や加熱装置１７が設けてあり、また排気ファン１５によって分解処理槽２に空気を通過させて通風させるようにしてある。また分解処理槽２の側面に隣接してケーシング１内に乾燥処理槽２０が配置してある。分解処理槽２と乾燥処理槽２０とは分解物排出口２１によって連通させてある。そして攪拌装置３や加熱装置１７は分解処理槽２と乾燥処理槽２０とに渡して設けてあり、攪拌装置３によって分解処理槽２内と乾燥処理槽２０内を同時に攪拌することができると共に、加熱装置１７によって分解処理槽２内と乾燥処理槽２０内を同時に加熱することができるようにしてある。
【００７０】
また乾燥処理槽２０の下側においてケーシング１内に、上面に開口部２６を形成した残渣取り出し容器２２が収容してある。この残渣取り出し容器２２は、分解物排出口２１より低い位置で乾燥処理槽２０の側面に設けた乾燥物排出口２３の下方に開口部２６が位置するように配置してある。残渣取り出し容器２２はケーシング１内から引き出して取り出すことができるようにしてある。
【００７１】
上記のように形成される生ごみ処理装置において、分解処理槽２において上記のように生ごみを酸性分解処理することができる。例えば、分解処理槽２には処理基材１６として木材チップが８Ｌ充填してあり、生ごみ処理装置の運転開始時に、乳酸５０ｇとｐＨ緩衝剤としてＫＨ_２ＰＯ_４を５０ｇを添加することによって、初期ｐＨを約４．０に調整し、さらに多孔質セルロース発泡体にグルコースを付着させた補助基材１６と乳酸菌（既述のラクトバチルス属、ペディオコッカス属、ストレプトコッカス属、エンテロコッカス属、バチルスコアグランス属の５種類）を含浸付着させた補助基材１６をそれぞれ１００ｇ添加してある。そしてこのように準備された分解処理槽２に生ごみを毎日投入し、乳酸菌を選択的に優先化して酸性分解処理をすることができるものである。この分解処理過程で発生するガスは既述のように非常にマイルドなものになっている。また分解処理槽２内の水分は水分センサ１８によって検知されており、この水分値を基にして加熱装置１７を制御することによって、酸性分解に適した１５〜５０質量％（より好ましくは２０〜４０質量％）の範囲に水分量を維持するようになっている。分解処理運転中のｐＨは初期よりやや上昇するが、ｐＨ５．５〜６．５の範囲で安定する。
【００７２】
そして、分解処理槽２で分解処理された、基材１６を含む分解被処理物は、分解処理槽２に生ごみが新たに投入されることに伴なって、少しずつ分解物排出口２１から排出され、ｃ矢印のように乾燥処理槽２０内に移動するようになっている。このように乾燥処理槽２０に移動した被処理物２４は、攪拌装置３で攪拌されながら加熱装置１７で加熱されることによって、乾燥処理される。乾燥処理は、被処理物２４の水分が１５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下になるまで行なうのが好ましい。水分が１５質量％以下になると、この水分以下では細菌の多くが増殖することが困難になり、特に水分１０質量％以下では、殆どの細菌がもはや増殖できなくなり、衛生的な被処理物２４の残渣２５を得ることができるものである。この乾燥処理槽２０での乾燥処理は、分解処理を受けた被処理物２４を対象とするため、生ごみ自体を直接乾燥処理する場合に比べて、必要なエネルギーを低減することができると共に短時間で乾燥処理を行なうことができるものであり、ごみ減量率も高くすることができるものである。また図２の装置では、分解処理槽２内及び乾燥処理槽２０内の攪拌と加熱を、一つの攪拌装置３や加熱装置１７で行なうようにしているので、装置の構成を複雑にするような必要はない。
【００７３】
また、乾燥処理槽２０内での攪拌装置３による攪拌によって、被処理物２４の残渣２５は細粒化され、水分低下の効果も伴なって最終的には、残渣２５は砂状のサラサラ状態になり、残渣２５の臭いは従来の好気性分解によるものや乾燥処理によるものよりも低減されている。そして被処理物２４の乾燥残渣２５は、乾燥処理槽２０に分解処理槽２から被処理物２４が移動して投入されることに伴なって、少しずつ乾燥物排出口２３から排出され、ｄ矢印のように残渣取り出し容器２２に投入され、残渣取り出し容器２２を引き出すことによって、取り出すことができる。ここで、生ごみの酸性分解では上記のようにアンモニアが発生せず、窒素成分をアンモニアガスとして放出しないので、残渣２５の堆肥としての有効性は高いものである。図３の装置における生ごみの処理のフローを図４に示す。
【００７４】
図５は請求項１５の発明における生ごみ処理装置の実施の形態の一例を示すものであり、ケーシング１内に分解処理槽２が配置してある。分解処理槽２には図１のものと同様な攪拌装置３や加熱装置１７が設けてあり、また分解処理槽２の排気口１２の箇所に設けた排気ファン１５を作動させることによって、分解処理槽２に空気を通過させて通風させるようにしてある。そして分解処理槽２の側面に隣接してケーシング１内に好気性分解処理槽２８が配置してある。分解処理槽２と好気性分解処理槽２８とは酸性分解物排出口２９によって連通させてあり、攪拌装置３や加熱装置１７を分解処理槽２と好気性分解処理槽２８とに渡して設け、攪拌装置３によって分解処理槽２内と好気性分解処理槽２８内を同時に攪拌することができると共に、加熱装置１７によって分解処理槽２内と好気性分解処理槽２８内を同時に加熱することができるようにしてある。
【００７５】
また好気性分解処理槽２８の下側においてケーシング１内に、上面に開口部２６を形成した残渣取り出し容器２２が収容してある。この残渣取り出し容器２２は、酸性分解物排出口２９より低い位置で好気性分解処理槽２８の側面に設けた好気性分解物排出口３０の下方に開口部２６が位置するように配置してある。残渣取り出し容器２２はケーシング１内から引き出して取り出すことができるようにしてあり、残渣取り出し容器２２の前面には吸気口３１が設けてある。この吸気口３１と排気口１２とは、残渣取り出し容器２２の開口部２６、好気性分解物排出口３０、好気性分解処理槽２８内、酸性分解物排出口２９、分解処理槽２内を介して連通している。
【００７６】
上記のように形成される生ごみ処理装置において、分解処理槽２において図１や図３の場合と同様にして生ごみが酸性分解処理される。分解処理槽２で酸性分解処理された、基材１６を含む分解被処理物２４は、分解処理槽２に生ごみが新たに投入されることに伴なって、少しずつ酸性分解物排出口２９から排出され、ｅ矢印のように好気性分解処理槽２８内に移動するようになっている。
【００７７】
好気性分解処理槽２８内はｐＨ７．０〜９．５のアルカリ性に維持してあり、バチルス属などに代表される好アルカリの好気性細菌によって、被処理物２４はさらに好気性分解される。この好気性分解では、代謝経路に呼吸鎖を有する好気性細菌によって高効率に有機物の分解を行なうことができるものである。このように分解処理槽２で酸性分解された生ごみの被処理物２４をさらに好気性分解処理槽２８で好気性分解することによって、より無機物にまで分解することができ、ごみの減量率を高めることができるものである。尚、分解処理槽２では乳酸などの有機酸が生成され、既述のように分解処理槽２内を酸性状態に安定して維持することができるが、好気性分解処理槽２８ではアンモニアが生成されるので、好気性分解処理槽２８内をアルカリ性状態に安定して維持することができるものである。
【００７８】
そして好気性分解処理槽２８で被処理物２４が好気性分解処理された処理残渣３２は、好気性分解処理槽２８に分解処理槽２から被処理物２４が移動して投入されることに伴なって、少しずつ好気性分解物排出口３０から排出され、ｆ矢印のように残渣取り出し容器２２に投入され、残渣取り出し容器２２を引き出すことによって、取り出すことができるものである。
【００７９】
また、排気ファン１５を作動させると、外気はｇ矢印のように残渣取り出し容器２２の吸気口３１から取り入れられ、この空気は残渣取り出し容器２２の開口部２６と好気性分解物排出口３０を通過して好気性分解処理槽２８内に流入し、次に好気性分解処理槽２８内を通過した空気は酸性分解物排出口２９から分解処理槽２内に流入し、酸性分解物排出口２９を通過した後に、排気口１２及び空気排出口１４から排出されるようになっている。このように、空気の流れの上流側に好気性分解処理槽２８が、下流側に分解処理槽２が配置されているので、排気ファン１５を作動させて分解処理槽２に常時通風を行なうにあたって、好気性分解処理槽２８内を通過した空気によって分解処理槽２の通風が行なわれる。そして好気性分解処理槽２８では好気性分解によってアンモニアガスが発生しているが、このアンモニアガスは好気性分解処理槽２８を通過する空気と共に分解処理槽２に送られることになり、アンモニアは分解処理槽２内で生成された有機酸と反応して基材１６に吸着され、アンモニアが臭気として排出される量を低減して臭気レベルを低減することができるものである。図５の装置における生ごみの処理のフローと空気の流れを図６に示す。
【００８０】
図７は請求項１６の発明の実施の形態の一例を示すものであり、分解処理槽２の天井面に遮蔽板３４を垂下して設けてあり、遮蔽板３４の下端は分解処理槽２の生ごみと基材１６との混合物内に差し込まれる高さに設定してある。遮蔽板３４は排気口１２と酸性分解物排出口２９を仕切る位置に設けてあり、酸性分解物排出口２９から分解処理槽２内に流入した空気は、遮蔽板３４の下端と分解処理槽２の床面との間の空間を通過した後に、排気口１２から排気されるようになっている。その他の構成は図５のものと同じである。
【００８１】
このものにあって、排気ファン１５を作動させて分解処理槽２に通風を行なう際に、好気性分解処理槽２８内を通過してアンモニアガスを含む空気が分解処理槽２に流入すると、分解処理槽２内の生ごみと基材１６の混合物内を潜って遮蔽板３４の下端を通過した後に、排気口１２から排気されるものである。従って、アンモニアを分解処理槽２内で生成された有機酸と接触させて効率高く反応させることができると共に基材１６への吸着効率を飛躍的に高めることができ、アンモニアが臭気として排出される量をさらに低減して臭気レベルを一層低減することができるものである。またこのように空気を生ごみと基材１６の混合物内に通過させることによって、除湿効果を高く得ることができ、水分除去に必要な熱エネルギーを低減することができるものである。
【００８２】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、高温・酸性状態により雑菌の繁殖を抑制し、さらに好気性雰囲気により偏性嫌気性菌の繁殖を防いで、これらによる酪酸や硫化水素などの腐敗臭の発生を防止することができると共に、好アルカリ性の好気性菌を失活させてアンモニアが大量に発生することを防ぐことができるものであり、またホモ発酵型の乳酸菌は刺激臭の弱い乳酸のみを生成するものであり、不快臭の発生を抑制しながら生ごみを分解処理することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】糖の添加による酸性復帰効果を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【図４】同上の実施の形態におけるフロー図である。
【図５】本発明の実施の形態のさらに他の一例を示す断面図である。
【図６】同上の実施の形態におけるフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態のさらに他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２　分解処理槽
１５　排気ファン
１６　基材
１７　加熱装置
２０　乾燥処理槽
２４　被処理物
２８　好気性分解処理槽
３４　遮蔽板

Claims

分解処理槽に供給された生ごみを微生物によって分解するようにした生ごみ処理装置において、分解処理槽に常時通風させながら、生ごみと微生物との混合物の温度を４０〜６０℃の範囲に保持すると共にｐＨを３以上、７未満の酸性状態に維持した状態で、ホモ発酵型の乳酸菌を主体とする微生物で生ごみの分解を行なうようにしたことを特徴とする生ごみ処理装置。
ホモ発酵型の乳酸菌として、ラクトバチルス属、ペディオコッカス属、ストレプトコッカス属、エンテロコッカス属から選ばれる菌を用いることを特徴とする請求項１に記載の生ごみ処理装置。
乳酸菌として有胞子性乳酸菌のバチルスコアグランスを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の生ごみ処理装置。
微生物として乳酸菌の他に酵母を併用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
ホモ発酵型の乳酸菌に対する共生菌として、ヘテロ型乳酸菌と有胞子乳酸菌の少なくとも一方を、ホモ発酵型の乳酸菌に補助的に添加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
分解処理槽に有機酸を添加するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
分解処理槽に酸性のｐＨ緩衝作用を有する無機剤を添加するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
分解処理槽に糖類を添加するようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
分解処理槽にビタミン類を添加するようにしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
分解処理槽に塩化ナトリウムを添加するようにしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
上記微生物及び分解処理槽に添加される添加物を基材に担持させた状態で用いることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
生ごみ処理の運転開始時に糖類と酸性の無機剤のみを分解処理槽に投入するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
分解処理槽内のｐＨが酸性状態でなくなったときに、酸性復活剤として糖類を投入するようにして成ることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
上記分解処理槽と、上記分解処理槽で分解処理された被処理物を乾燥処理する乾燥処理槽とを備えて成ることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
上記分解処理槽と、上記分解処理槽で分解処理された被処理物をアルカリ性状態で好気性菌によって分解する好気性分解処理槽とを備えて成ることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の生ごみ処理装置。
上記分解処理槽に常時通風を行なうにあたって、通風の際の空気の流れの上流側に好気性分解処理槽を、下流側に分解処理槽をそれぞれ配置し、分解処理槽の生ごみと微生物との混合物内に遮蔽板の下部を差し込み、空気が遮蔽板の下端を通過して流れるようにしたことを特徴とする請求項１５に記載の生ごみ処理装置。