JP2005087983A - 固相および液相生物反応による生ごみ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の生ごみ処理方法（乾燥法、コンポスト化法、消滅法）から脱却し、生ごみを最も合理的に処理する方法を提供することである。すなわち、生ごみを、極めてコンパクトな槽で、非常に少ない運転費、かつ環境に負荷を与えない形で消滅処理できる技術を提供する。
【解決手段】生ごみを、「微生物と水分」の保持材（おが屑、籾殻など生物によって分解されない素材）が充填された攪拌槽内に投入し、攪拌・混合させ固相反応を行いながら、間歇的な水添加および攪拌機間歇稼動を行うことによって、生ごみを生物学的に微細化かつ水可溶化状態に変換せしめ、かつ該攪拌槽から意図的にＢＯＤ含有排水を積極的に排出せしめ、該排水を水相の生物反応を利用し、処理したのち、該生物処理工程からの余剰汚泥を前記攪拌槽に供給することを技術思想とする生ごみの消滅処理方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、厨房、スーパーストアの生鮮食品売り場などから廃棄される生ごみを、従来の方法よりも著しく合理的に処理する方法・装置に関するものである。すなわち、従来法より処理装置がコンパクトであり、運転費が少なく、装置価格が低く、かつ処理効果が優れている技術を提供する。

一般家庭やレストラン等から出される生ごみの量は年々増加の一途をたどっており、それらの処理が大きな社会問題になっている。地球環境問題から、殆どが水分である生ごみを、燃料を用いて焼却することに疑問が持たれ、多くの都市で生ごみ焼却量の減少が緊急の問題となっており、生ごみの焼却処理以外の方法が注目されている。一方、生ごみをコンポスト化する方法も、天然資源のリサイクルとして有意義であるが、現実には使用先の確保が難しい。
そのため、近年、生ごみ消滅装置が開発され注目を集めた。生ごみを消滅処理するための手段として、種々のものが提案されている。例えば特開平８−１１７７２７号公報、特開２０００−０００５００公報には、生ごみ収容用の容器本体の内部に、撹拌翼を放射状に取り付けた回転軸を設けると共に、生ごみを分解させるための好気性、嫌気性、通性嫌気性の３種類の微生物と、生ごみの分解により生じた成分を吸着させるための木屑を主成分とする分解媒体とを収容し、この容器本体内に生ごみを投入して所定時間おきに撹拌翼の回転と停止とを繰り返すことにより、上記微生物で生ごみを水蒸気と気体（炭酸ガス）とに分解させて消滅させるようにしたものが開示されている。
このように微生物の分解作用で生ごみを消滅させる処理方式は、原理上、無機物以外の残留物がほとんど残らないため、残留物の廃棄場所をほとんど必要としないなどの利点があり、これまでにも幾例かが実用化されている。
ところが、従来の処理装置は何れも、処理効率が悪いために生ごみを完全に消滅させ得るまでには至っておらず、残った残渣を適当な場所に廃棄処理しなければならなかった。
また生ごみを消滅させるための所要時間が長く、装置設置面積および容積が非常に大きく、装置価格が高く、微生物の活動に適した温度にするための加温用ヒーター、温風供給ファンも必要であったので電力コストが多額であった。たとえば、生ごみ１００ｋｇ／日を処理するには、４〜５ｍ^３の容積の攪拌槽が必要で、消費電力も１０００ＫＷＨ／月程度と多量に必要であった。したがって装置および運転コストが高く、ユーザーにとって大きな負担になるため購入が困難で、普及が進んでいないのが実情である。

本発明の課題は、従来の生ごみ処理方法から完全に脱却し、生ごみを最も合理的に処理する方法を提供することである。

本発明は，次の構成からなるものである。
（１） 生ごみを、おが屑などの微生物担持材が充填された攪拌槽内に供給し、攪拌・混合しながら水添加を行う固相生物反応によって生ごみを生物学的に微細化・可溶化せしめたのち、該攪拌槽から生ごみ含有水量より多い水量のＢＯＤ含有排水を排出させ、該排水のＢＯＤとＳＳを液相生物反応によって除去することを特徴とする生ごみの処理方法。
（２） 前記液相生物処理が、ＢＯＤ容積負荷２ｋｇ／ｍ^３・ｄ以上で運転される請求項１の生ごみの処理方法。
（３）前記排水の液相生物処理工程の汚泥又は前記生物処理水の少なくとも一部を前記生ごみ攪拌槽に供給することを特徴とする請求項１の生ごみの処理方法。
（４） 液相生物処理工程の汚泥を可溶化した汚泥を前記生ごみ攪拌槽又は生物処理槽に供給する請求項１の生ごみの処理方法
（５） 前記液相生物処理工程の曝気用エアーポンプに、生ごみ攪拌槽内の空気を吸引させる請求項１の生ごみの処理方法。
以上の技術的思想は、生ごみ処理に関して従来提案されたことがない新規コンセプトであり、特に、ディスポーザーなどの機械的破砕機ではなく、生ごみを木屑、籾殻などの微生物保持材と攪拌することによって、生ごみを微生物学的に微細化、水可溶性有機物に変換させ、排水として排出すると、該有機物は非常に生分解性がよく、非常に大きなＢＯＤ容積負荷で活性汚泥処理などの生物処理が行えるという新知見を見出した。

次に本発明の一実施例を、図面を参照しながら、詳しく説明する。
生ごみ１日あたり所定量を所定容積の攪拌槽に供給する。攪拌槽に格納される菌保持材は菌を保持しながらその成長を助けるものであればよく、おが屑、籾殻、多孔質セラミックや木材チップが用いられる。分解菌が土壌菌や、廃棄物に含まれる菌の組み合わせであることが望ましい。生ごみ分解菌は、はじめに添加すればよく、運転開始後分解作用が安定すれば自然に増殖するので通常は殆ど補給の必要はない。
攪拌槽には、意図的に水（水道水など）を添加することが重要である。生ごみ処理量が湿潤状態で５０ｋｇ／日の場合、添加水量、添加頻度は、２０〜３０分に１分程度、３〜５リットル程度の水を添加する。なお従来の生ごみ消滅機は、水分を積極的に蒸発させることが処理原理であるので、水を意図的に添加することは処理目的に逆行する愚かな行為とみなされていた。

生ごみと菌保持材を混合する攪拌機は常時稼動させる必要はなく、間歇的に稼動させればよい。たとえば、１時間に１０分程度稼動すれば充分である。
以上のような処理操作によって、生ごみは、菌保持材に繁殖している好気性菌、嫌気性菌によって、生ごみの解体が急速に進行し、粒径がミクロンオーダーに微細化し、水に懸濁する。一部の有機物は、攪拌槽内で水に可溶化するまでに至り、一部は無機化する。この結果、攪拌槽底部から、懸濁性および溶解性有機物（ＢＯＤ）含有排水が排出する。本発明は生ごみ攪拌槽で水分蒸発は起こさせないので、その排水流量は、供給した生ごみおよび添加水の合計水分量にほぼ等しい。

本発明は、このように意図的に発生させた排水を、例えば下水の活性汚泥処理法のように、液相で微生物学的に浄化処理する。
本発明に好適な生物処理方法としては、活性汚泥法、ひも状などの生物付着材を充填する生物接触酸化法、流動担体法などの好気性処理またはＵＡＳＢ法などの嫌気性処理、嫌気性処理と好気性処理の組み合わせなどを適用できる。図１の例は、ひも状付着材を曝気槽に充填した好気性生物処理の例である。生物処理のあと、活性汚泥は固液分離されて清澄処理水が得られる。

特に本発明では、生ごみをディスポーザーなどの機械的破砕ではなく、生物学的に高度に微細化、可溶化している（いわばバイオロジカル・ディスポーザーというべき機能）ので、排水のＢＯＤ成分の生分解性が非常によく、ディスポーザーで粉砕した生ごみを含んだ排水よりも、ＢＯＤ容積負荷を大きく取ることができ、２（ｋｇ／ｍ^３・ｄ）以上という大きなＢＯＤ負荷を取ることができる特長がある。

排水の好気性生物処理行う場合、生ごみ攪拌槽の上部の生ごみ投入部から、曝気用空気を吸引すると、生ごみ攪拌槽で発生する悪臭を活性汚泥によって生物脱臭できる効果がある。また生物処理水の一部を、生ごみ攪拌槽に供給する用水として利用することが好ましい。

生物処理による排水浄化の結果必然的に発生する余剰汚泥は、そのまま、又は可溶化処理し生分解性を向上させてから、生ごみ攪拌槽に返送すると、生ごみとともに、汚泥が微細化、可溶化、無機化し、余剰汚泥を減量化・消滅できる。
汚泥可溶化処理としては、オゾン、過酸化水素、塩素などの酸化剤による酸化、加熱、アルカリ処理、超音波処理、機械的すりつぶしなどの公知手段を適用できる。

以上述べたように、本発明は、機械的ディスポーザーを不要にできる技術であるが、生ごみを生ごみ攪拌機まで運搬する作業が必要である。
この作業を省きたい場合は、厨房の流しのシンクにディスポーザーを設置し、水を流しながら生ごみを粉砕し、粉砕物を目開き１〜３ｍｍ程度のスクリーンで分離し、分離物を本発明の生ごみ攪拌機に投入して固相生物反応を進め、スクリーン分離水と生ごみ攪拌槽からの排水の両者を液相生物反応によって浄化処理すれば良い。この方式は、ディスポーザー粉砕生ごみを、直接、液相生物反応器に投入する従来方式と違って、ディスポーザー粉砕生ごみをスクリーン分離し、分離物を固相生物反応させてから、該排水を液相生物反応で処理するので、浄化速度が大きく、浄化率も高いという効果がある。

本発明は、おが屑などの固相に保持した微生物によって生ごみを固相反応状態で、微細化、可溶化、無機化したのち、水を生ごみ攪拌槽に供給し、積極的に微細化有機物、可溶化有機物含有排水を排出させ、これを水相での微生物反応を利用して高速度で生物処理するように構成したので、次のような効果が得られる。
▲１▼ディスポーザーのように機械的に生ごみを破砕するのではなく、微生物学的に微細化、可溶化するので、排水中の有機物の生物反応速度が大きく、非常にコンパクトな排水処理装置で、生ごみを高速度で消滅でき、環境には清浄な水と、炭酸ガスを放出できる。
▲２▼生ごみをおが屑などを充填した攪拌槽だけで、分解消滅させるという従来の考え方を廃し、生ごみ攪拌槽の機能を、有機物の微細化、可溶化と把握したので、生ごみ攪拌槽の処理所要時間を従来より大幅に小さくできる。
▲３▼生ごみ攪拌槽からの悪臭が生物学的に脱臭されるので、特別の脱臭装置が不要である。
▲４▼生ごみ攪拌槽からの排水の生物処理工程から発生する余剰活性汚泥を、生ごみ攪拌槽で生ごみとともに消滅できる。したがって、余剰汚泥を産業廃棄物処理業者に引き取ってもらう必要がない。
▲５▼生ごみ攪拌槽に添加する水として、生物処理水を利用できるので、水道料金が減少する。

有効容積８００リットルの攪拌槽１に５００リットルの破砕した杉材のチップを充填し、分解菌として土壌菌や、海水中に存在する菌や、廃棄物に含まれる菌の混合菌（株式会社ＣＮＣ製）を加えた。
慣らし運転により分解菌の状態を安定させた後、ホテルの厨房からの生ごみ２（野菜、残飯、魚が主体）を午前の９時に２０ｋｇ投入し、次に午後１時１０ｋｇに投入し、最後に午後７時に２０ｋｇ投入した。攪拌羽根は約１ｒ．ｐ．ｍで３分間回転、１７分停止サイクル間欠運転を行った。また水道水３を攪拌羽根回転中にだけ３分間３リットルを添加した。槽内加温は一切行わなかった。
翌日の５時には攪拌槽内容物に生ごみの姿形、残渣は殆ど視認できず、投入した生ごみの微細化、可溶化が確認できた。この間に排出された排水４（２６０リットル）をタンクに貯め、攪拌して平均化した排水のＢＯＤは３８００ｍｇ／リットル、ＳＳは３２００ｍｇ／リットルであった。

これを図１の好気性生物処理方式によって浄化する試験を行った。
排水処理装置の仕様を以下に示す。
１・排水の生物処理槽
処理方式 ： 活性汚泥法の曝気槽５にひも状の生物付着材を多数本懸垂させる方式
排水流入量・・・２６０リットル／ｄ
ＢＯＤ容積負荷・・・５ｋｇ／ｍ^３・ｄ
槽容積・・・ ０．２ｍ^３
・沈殿部分離面積：３５０ｃｍ^２
・曝気用エアーポンプ６のサクションは生ごみ攪拌槽の上部から吸引し、悪臭を空気とともに曝気槽５に散気管から供給した。
２・余剰汚泥の可溶化工程
生物処理によって発生する余剰活性汚泥７（発生量：０．２０ｋｇＳＳ／ｄ）を引き抜き汚泥可溶化槽８（容積２リットル、オゾン添加率５０ｍｇ／ｇ・汚泥ＳＳ））で汚泥を酸化して可溶化し、可溶化汚泥を生ごみ攪拌槽１に返送した。

以上のような条件で排水処理を行った結果、生ごみ攪拌槽容積８００リットル、排水処理曝気槽容積２００リットル、合計１０００リットルという非常にコンパクトな装置で、生ごみ５０ｋｇを完全に消滅でき、生物処理水９の水質はＢＯＤ５０ｍｇ／リットル以下、ＳＳ３０ｍｇ／リットル以下になり、公共用水域に放流可能な良好な水質が得られた。また生ごみ攪拌槽内の空気を曝気槽に供給したので、生ごみ攪拌槽１から悪臭がリークすることはまったくなかった。

これに対し、従来の生ごみ消滅機（生ごみ攪拌槽だけで、攪拌と加温を行って生ごみを消滅、無機化する方式）では、槽容積は少なくとも４．５ｍ^３必要であり、消費電力は約７００ｋｗｈ／月必要であったが、本発明は槽容積を約１／５に縮小でき、加温用電力が不要なので、約７０ＫＷＨ／月（生ごみ攪拌機、曝気ポンプ、小型水輸送ポンプの合計）であり、約１／１０に削減できた。

本発明による生ごみ消滅方法の一実施例の工程説明図である。

符号の説明

１ 生ごみの攪拌槽（固相生物反応器）
２ 生ごみ
３ 水
４ 排水
５ 液相生物処理槽
６ エアーポンプ
７ 汚泥
８ 汚泥可溶化工程
９ 処理水
１０ 処理水の一部（循環水）

Claims (5)

1. 生ごみを、おが屑などの微生物担持材が充填された攪拌槽内に供給し、攪拌しながら水添加を行う固相生物反応によって、生ごみを生物学的に微細化・可溶化せしめたのち、該攪拌槽から、生ごみ含有水分より多い水量のＢＯＤ含有水を排出させ、該排水のＢＯＤを液相生物反応によって除去することを特徴とする生ごみの処理方法。
2. 前記液相生物処理が、ＢＯＤ容積負荷２ｋｇ／ｍ^３・ｄ以上で運転される請求項１の生ごみの処理方法。
3. 前記排水の液相生物処理工程の汚泥又は前記生物処理水の少なくとも一部を前記生ごみ攪拌槽に供給することを特徴とする請求項１の生ごみの処理方法。
4. 液相生物処理工程の汚泥を可溶化した汚泥を前記生ごみ攪拌槽又は生物処理槽に供給する請求項１の生ごみの処理方法
5. 前記液相生物処理工程の曝気用エアーポンプに、生ごみ攪拌槽内の空気を吸引させる請求項１の生ごみの処理方法。