JP2013146724A - 微生物担体及びこれを備えた生ごみ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、生ごみを減量させるために生ごみを発酵分解させる反応容器内に微生物の個体数を適正に持続的に維持させ、新しい微生物の添加が必要でない微生物担体を提供する。
【解決手段】本微生物担体は、生ごみを発酵処理及び分解して減量させる流し台用の生ごみ処理装置に使用される微生物担体は、前記生ごみと接触して前記生ごみを発酵させる微生物と、前記微生物を吸着させ、ポリウレタン系列の材質で一辺の大きさが１０ｍｍの六面体に形成され、比重は２０ｋｇ／ｍ^３以下、引張強度は０．７７ｋｇ／ｃｍ^２の多孔性スポンジ担体とを含んで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、家庭の流し台で発生する生ごみを排出する前に生物学的に発酵減量処理をするにおいて、微生物の生息地を提供し、新しい微生物の菌株を供給せずに持続的に使用できる微生物担体及びこれを備えた生ごみ処理装置に関する。

一般の家庭や飲食店などの流し台から排出される生ごみは、一般のごみと分離して別途に排出するように関連法で強制に規定されている。したがって、生ごみを肥料や家畜の飼料として再活用しようとする多くの試みがなされたが、そのほとんどが失敗している。失敗した理由は、韓国の生ごみに水分が多量含有されており、塩分濃度が高いため肥料として再活用するのに適切でなく、また、生ごみには金属、プラスチックなどの多様な不純物が混ざっているだけでなく、適時に収去しないと腐ってしまい、家畜の飼料として再活用するのに適切でないためである。

したがって、最近は、生ごみの減量処理をする趨勢にあり、減量処理方法としては、乾燥して焼却／埋め立て処理する方法と、生物学的な発酵処理によって減量させる方法とがあるが、前者の乾燥処理方法は、韓国の生ごみの水分含量が７０〜８０％以上である点を勘案すると、乾燥するのに多くのエネルギーが投入されるため、経済的な負担が大きい。そして、後者の生物学的発酵処理方法は、微生物を使用して生ごみのほとんどを発酵させてガスと水に分解させるので、非常に少ないエネルギーの投入によって生ごみを減量できる方法である。

このような微生物を用いた生ごみの生物学的減量処理における核心的な要素技術は、高い塩分濃度で生ごみを短時間内に発酵できる微生物と処理すべき新しい生ごみを継続して投入させ、発酵された生ごみを排出させる生物学的反応器で適正量の微生物の個体数を継続して維持させることである。

一般に、生物学的反応器で微生物の個体数を継続して維持させるためには、孔隙率と表面積を大きくし、空隙の大きさを調節することによって、多くの微生物が生息できる生息地である微生物担体を反応容器内に充填しなければならない。

特許文献１には、バチルス・プミルスなどの微生物を培養し、セライト、ゼオライト、バーミキュライト、ホワイトカーボン、活性炭及びアルギン酸より選ばれた１種以上を使用する吸着剤を特徴とする微生物吸着ろ剤及び生ごみ発酵処理装置を開示しているが、前記のような吸着剤は、吸着剤自体のみならず、反応容器の摩耗が激しく起きるため吸着剤及び反応容器の寿命を短縮させるという問題を有し、吸着剤と反応容器がぶつかりながら騒音が発生するという問題も有していた。

特許文献２には、松の実、クルミの外皮及びイチョウの実の外皮からなるグループより選ばれる１種以上の林産副産物は１２０〜５００℃で熱処理し、１〜５ｍｍの粒径に破砕して得られる有機性廃棄物発酵用微生物担体を開示しているが、前記のような微生物担体は、排出水と共に洗われて排出されるので、持続的に使用できないという問題を有していた。

韓国公開特許第１０―２００２―０００４４７７号 韓国登録特許第１０―０８８５９２９号 韓国登録特許第１０―０７１５６９３号 韓国登録特許第１０―１０１１１９８号 米国登録特許ＵＳ ７，０２９，８８４ Ｂ２

本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためのもので、その目的は、生ごみを減量させるために生ごみを発酵分解させる反応容器内に微生物の個体数を適正に持続的に維持させ、新しい微生物の添加が必要でない微生物担体を提供することにある。

本発明の他の目的は、生ごみ発酵処理装置と微生物担体の寿命を延長させ、微生物担体同士又は微生物担体と反応容器がぶつかり合いながら発生する運転騒音を減少させる生ごみ処理装置を提供することにある。

前記課題を達成するために、本発明は、生ごみを発酵処理及び分解によって減量させる流し台用の生ごみ処理装置に使用される微生物担体であって、前記生ごみと接触しながら前記生ごみを発酵させる微生物と、前記微生物を吸着させ、ポリウレタン系列の材質で一辺の大きさが１０ｍｍの六面体に形成され、比重は２０ｋｇ／ｍ^３以下、引張強度は０．７７ｋｇ／ｃｍ^２の多孔性スポンジ担体と、を含む。

前記微生物は、バチルス、シュドモナス、ニトロバクターのうちいずれか一つ又は二つ以上の混合物であり得る。

前記微生物は、前記多孔性スポンジ担体の容量に対して８０％〜９０％で前記多孔性スポンジ担体に吸着させることができる。

生ごみを発酵させる微生物と、前記微生物を吸着させ、ポリウレタン系列の材質で一辺の大きさが１０ｍｍの六面体に形成され、比重は２０ｋｇ／ｍ^３以下、引張強度は０．７７ｋｇ／ｃｍ^２の多孔性スポンジ担体と、を含む微生物担体、前記多孔性スポンジ担体が収容され、前記生ごみが投入される反応容器、前記反応容器に回転可能に結合され、前記反応容器に投入された生ごみと前記多孔性スポンジ担体を撹拌する回転翼が備えられた水平回転軸、及び前記生ごみ反応容器に備えられ、前記微生物によって分解された前記生ごみをろ過する複数の排出孔が形成されたパンチング網を含む。

前記多孔性スポンジ担体は、一辺の大きさが１０ｍｍの六面体に形成され、比重は２０ｋｇ／ｍ^３以下、引張強度は０．７７ｋｇ／ｃｍ^２であり得る。

前記微生物は、バチルス、シュドモナス、ニトロバクターのうちいずれか一つ又は二つ以上の混合物であり得る。

前記微生物は、前記多孔性スポンジ担体の容量に対して８０％〜９０％で前記多孔性スポンジ担体に吸着させることができる。

前記排出孔は、前記パンチング網の下部に行くほど狭くなる形態で形成することができる。

本発明の微生物担体及びこれを備えた生ごみ処理装置は、キッチンで発生する生ごみを排出する前に微生物を用いて発酵分解させることによって、生ごみを減量処理して排出するという効果を有する。

また、広い比表面積を有するスポンジを担体として使用することによって、単位体積当たりの微生物の個体数を増大できるので、新しい微生物を添加せずにも生ごみを持続的に発酵処理することができる。また、軟質のポリウレタンスポンジの担体を使用することによって、担体と装置の摩耗減少によって寿命を延長させ、運転騒音を減少させるという効果を有する

本発明の実施例に係る微生物担体が充填された生ごみ処理装置の内部切開断面を示した斜視図である。 図１の微生物担体が充填されていない生ごみ処理装置の内部切開断面を示した斜視図である。 本発明の実施例に係る微生物担体に吸着した微生物の寿命を比較した実験結果を示したグラフである。

以下、本発明の好適な実施例を図面を参照して詳細に説明する。

流し台の底の排水口から排出される生ごみを発酵処理及び分解して減量させる流し台用の生ごみ処理装置において、本発明の構成と作用を説明すると、図１〜図２に示したように、ポリウレタン系列の多孔性スポンジ担体Ａは、生ごみを発酵させる微生物を吸着させ、生息環境を提供するための所定の形態と大きさを有し、生ごみ反応容器３は、前記多孔性スポンジ担体Ａを所定量だけ充填して滞留させ、特定の液状の混合微生物は、前記反応容器３内に充填された多孔性スポンジ担体Ａに注入、散布・吸着させて生ごみを発酵分解させ、生ごみは、前記微生物が吸着された多孔性スポンジ担体Ａである微生物担体が充填された反応容器３に間欠的に投入され、前記反応容器に間欠的に投入された生ごみを所定時間の間発酵分解処理させ、減量された生ごみを自然圧力で排出口６を介して排出させる排出工程を行い、新しい微生物を注入・散布する工程は省略し、新しい生ごみを投入し、多孔性スポンジ担体Ａに残留して生息している微生物を用いて回分式で生ごみを発酵減量処理することを特徴とする。

家庭や食堂などのキッチンの流し台で発生する生ごみは、主に皿洗い時に間欠的に発生するが、このときに発生する生ごみの水分は、流し台の底に設置されたフィルターによって分離され、フィルターに残るようになる。フィルターに積もった生ごみは、流し台の下部に連結設置された生ごみ処理装置の投入口１に手動で投入され、反応容器３に収容される。このとき、混合微生物が多孔性スポンジ担体Ａに吸着されている微生物担体に生ごみが投入されると、反応容器３では発酵反応が開始される。そして、投入口１の周囲には環状散水器２が備えられ、反応容器３に間欠的に水を噴射することによって、微生物担体と生ごみの発酵反応を向上させる。

本発明の微生物担体は、微生物及び多孔性スポンジ担体Ａを含むことができる。

多孔性スポンジ担体Ａは、発泡ポリウレタン系列であって、その形状は一辺の大きさが１０ｍｍの六面体形状になり、比重は２０ｋｇ／ｍ^３以下、引張強度は０．７７ｋｇ／ｃｍ^２であることを特徴とする。

多孔性スポンジ担体Ａに注入・散布される微生物は、スポンジ担体Ａ １００容量％に対してバチルス、シュドモナス、ニトロバクターのうち一つ以上又はこれらのうち二つ以上を混合して８０〜９０容量％で注入する。

スポンジ担体Ａと生ごみを収容する反応容器３は、上部が開口された六面体の形状をなしており、六面体の下部中間に設置される水平回転軸４ａに複数の回転翼４を有する撹拌器が設置され、前記撹拌器の回転翼４の下部には、回転翼４の回転直径とほぼ一致して密着する曲面を有するパンチング網５が反応容器３の壁体に支持されて設置されている。ここで、前記パンチング網５によって充填された多孔性スポンジ担体Ａが反応容器３内で流動するときに発生する損傷と固形状の生ごみによる詰まりを防止するためにパンチング網５の排出孔５ａを下側が狭くなる円錐状にパンチングし、排出孔５ａを所定の直径と間隔で配列することを特徴とする。

図２（ａ）に示したように、パンチング網５の底は球面体形状に製作されるが、球面体形状の曲率半径は、撹拌器の水平回転軸４ａに付着された回転翼４の半径と同一にしたり、それよりやや大きくする。このような球面体の半径を有するパンチング網５の底は、回転翼４の旋回時、その終端間の間隙に挟まった生ごみが粉砕されるという効果を有し、また、撹拌作用によって発酵反応を促進させる役割をする。このとき、パンチング網５の排出孔５ａの形状は、上部が広く、下部が狭くなる円錐状をなしているので、スポンジ担体Ａが流動しながらパンチング網５の排出孔５ａによって損傷・摩耗される憂いがなく、スポンジ担体Ａの寿命を延長させる。

また、回転翼４が旋回撹拌作用をするとき、これと共に流動するスポンジ担体Ａは、ポリウレタンで製作された軟質の収縮性材質であるので、反応容器３と又は相互接触するときに摩耗や騒音が発生しない。

図３は、本発明の実施例に係るスポンジ担体に吸着された微生物の寿命を比較した実験結果を示したグラフであって、比較担体Ａは本発明のスポンジ担体で、比較担体Ｂは、珪藻土、黄土、ゼオライトなどの活性無機物質を約８００℃で焼成・硬化させたセラミック担体で、比較担体Ｃは、籾殻と黄土を約５００℃で焼成した黄土担体である。図３のグラフに示したように、本発明の担体は、６週間微生物の個体数が初期状態に維持される優れた性能を示しており、比較担体Ｂは、使用３週後には微生物の個体数が約５５％に、４週後には約５０％に維持され、比較担体Ｃは、使用１週後に微生物の個体数が約１０％に急速に減少し、３週後にはほとんどが消滅されることを示している。

反応容器３内に投入された生ごみは、反応容器３の上部に設置された環状散水器２を通して適正量の水分補給を受け、予めスポンジ担体Ａに吸着されている微生物によって発酵分解される。このとき、発酵分解を円滑に進行するためには、外部駆動装置に結合されて回転する水平回転軸４ａに付着された回転翼４によって生ごみを撹拌（混合）し、パンチング網５の上部に沈み込んだ生ごみを回転翼４間の狭い間隙によって粉砕し、粉砕された一部の生ごみを排出孔５ａを介して反応容器３の底に落とすことによって、発酵分解を継続して行う。

発酵が終了した生ごみが排出口６を介して下水口に排出されると１回分の処理が終了し、このとき、投入されたほとんどの生ごみがガスと水に分解されるので約９０％の減量効果を奏する。

１ 投入口
２ 環状散水器
３ 反応容器
４ 回転翼
４ａ 回転軸
５ パンチング網
５ａ 排出孔
６ 排出口
７ 空気噴射口
Ａ スポンジ担体

Claims (8)

1. 生ごみを発酵処理及び分解して減量させる流し台用の生ごみ処理装置に使用される微生物担体であって、
   前記生ごみと接触しながら前記生ごみを発酵させる微生物と、
   前記微生物を吸着させ、ポリウレタン系列の材質で一辺の大きさが１０ｍｍの六面体に形成され、比重は２０ｋｇ／ｍ^３以下、引張強度は０．７７ｋｇ／ｃｍ^２の多孔性スポンジ担体と、を含むことを特徴とする微生物担体。
2. 前記微生物は、
   バチルス、シュドモナス、ニトロバクターのうちいずれか一つ又は二つ以上の混合物であることを特徴とする、請求項１に記載の微生物担体。
3. 前記微生物は、
   前記多孔性スポンジ担体の容量に対して８０％〜９０％で前記多孔性スポンジ担体に吸着されることを特徴とする、請求項１に記載の微生物担体。
4. 生ごみを発酵させる微生物と、前記微生物を吸着させ、ポリウレタン系列の材質で一辺の大きさが１０ｍｍの六面体に形成され、比重は２０ｋｇ／ｍ^３以下、引張強度は０．７７ｋｇ／ｃｍ^２の多孔性スポンジ担体と、を含む微生物担体、
   前記多孔性スポンジ担体が収容され、前記生ごみが投入される反応容器、
   前記反応容器に回転可能に結合され、前記反応容器に投入された生ごみと前記多孔性スポンジ担体を撹拌する回転翼が備えられた水平回転軸、及び
   前記生ごみ反応容器に備えられ、前記微生物によって分解された前記生ごみをろ過する複数の排出孔が形成されたパンチング網を含むことを特徴とする微生物担体を備えた生ごみ処理装置。
5. 前記多孔性スポンジ担体は、
   一辺の大きさが１０ｍｍの六面体に形成され、比重は２０ｋｇ／ｍ^３以下、引張強度は０．７７ｋｇ／ｃｍ^２であることを特徴とする、請求項４に記載の微生物担体を備えた生ごみ処理装置。
6. 前記微生物は、
   バチルス、シュドモナス、ニトロバクターのうちいずれか一つ又は二つ以上の混合物であることを特徴とする、請求項４に記載の微生物担体を備えた生ごみ処理装置。
7. 前記微生物は、
   前記多孔性スポンジ担体の容量に対して８０％〜９０％で前記多孔性スポンジ担体に吸着されることを特徴とする、請求項４に記載の微生物担体を備えた生ごみ処理装置。
8. 前記排出孔は、
   前記パンチング網の下部に行くほど狭くなる形態で形成されることを特徴とする、請求項４に記載の微生物担体を備えた生ごみ処理装置。