JP2018145050A - 有機性廃棄物の再資源化方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機性廃棄物の分解、および発酵に要する処理時間を短縮して、効率的に有機性廃棄物の減量化を実現することができる有機性廃棄物の再資源化方法を提供することを目的とする。【解決手段】第１の処理装置Ｓ１に投入した有機性廃棄物Ａに複合酵素、および所定の好気性微生物菌を作用させて一次発酵物Ｆ１を得る第１の発酵工程と、第２の処理装置Ｓ２に投入した前記一次発酵物Ｆ１に納豆菌または乳酸菌の何れか１つから選択される微生物菌を着床した竹炭、および植物性原料を配合した混合物に対して気体を供給し二次発酵物Ｆ２を得る第２の発酵工程と、第３の処理装置Ｓ３に堆積した前記二次発酵物Ｆ２に対して気体を供給し三次発酵物を得る第３の発酵工程と、を備える有機性廃棄物Ａの再資源化方法。【選択図】図１
Description
本発明は、有機性廃棄物の再資源化方法に関する。詳しくは、有機性廃棄物の分解、および発酵に要する処理時間を短縮して、効率的に有機性廃棄物の減量化を実現することができる有機性廃棄物の再資源化方法に係るものである。
都市部を中心とした人間生活、例えば一般家庭、飲食店、商業施設などの活動の中で発生する大量の有機性廃棄物は、そのまま無計画で放置することはできないため、公費を投じて安全かつ衛生的に処理されている。
このような有機性廃棄物の大部分は生ごみが占めており、この生ごみには多くの水分が含まれていることから、焼却処理が非常に困難であることが知られている。そして、このような生ごみを焼却するためには、大量の重油を必要とするため、石油資源の消費となり、ごみそのものの熱量以上に重油の熱量をも発生させ、非効率なものとなっていた。
そこで、近年においては、有機性廃棄物を堆肥などに再資源化し、この堆肥を農業分野等において有効利用することにより、最終廃棄物を可能な限り少なくする有機性廃棄物の再資源化方法や、再資源化装置が種々提案され、実用化されている。
ここで、有機性廃棄物の再資源化方法としては、例えば、加熱、温風等を利用した乾燥方式が提案されている。しかしながら、乾燥化方式においては、投入した処理物中の有機成分の変性を伴うとともに、エネルギーを多く必要とするために処理コストが高くなることが懸念されるため、一般的な普及には至っていない。
これに対して、近年においては、微生物を利用した分解方式による再資源化方法が着目されている。しかしながら、分解方式では、有機成分の変性は抑制されるものの、有機性廃棄物が脂肪分や動物性たんぱくを多く含む場合には、分解が不十分となったり、分解までの発酵時間が長時間を要するものとなっている。また、分解方式に使用する処理装置は複雑な機構であることから、定期的なメンテナンスが必要であるなど、解決すべき課題を多く有しているのが現状である。
このような課題に対して、例えば、特許文献１には、稼働に際してのランニングコストや処理時間を短縮することが可能な有機性廃棄物の再資源化方法とその装置が開示されている。
具体的には、図９に示すように、好気性微生物の添加された生ゴミ等の有機性廃棄物を密閉収容する略逆錐台形の処理槽４０１と、処理槽４０１の下部に設置されるモーター４０２と、処理槽４０１内の上下部に貫通軸支され、モーター４０２の駆動で回転する回転軸４０３と、回転軸４０３に取り付けられて好気性微生物と有機性廃棄物とを混合する複数の攪拌翼４０４とを備える。
そして、有機性廃棄物Ａの発酵温度を上昇させる場合にはモーター４０２の回転数を上げ、有機性廃棄物の発酵温度を下降させる場合にはモーター４０２の回転数を下げる。このように、有機性廃棄物を外部から加熱装置で加熱するのではなく、有機性廃棄物を自己発熱させ、有機性廃棄物の発酵温度をモーター４０２の回転数で制御するので、処理時間の遅延やランニングコストの上昇を抑制防止できるものとなっている。
前記の特許文献１に記載の有機性廃棄物の再資源化方法とその装置においては、有機性廃棄物は好気性微生物により効率的に発酵処理されるとともに、発酵槽には加温手段としてのオイルヒーター等を配置する必要がなく、装置を簡素化することができるため、メンテナンスに要する工数も最小限に抑えることができるものとなっている。
しかしながら、特許文献１に記載の有機性廃棄物の再資源化方法においては、有機性廃棄物に、例えば繊維質、タンパク質、または油脂分などの含有量によっては、微生物分解のみでは限界があり、分解までに長時間を要するとともに、最終的には分解が不十分な状態となり、最終生産物としての堆肥への再資源化ができない虞も懸念される。
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、有機性廃棄物の分解、および発酵に要する処理時間を短縮して、効率的に有機性廃棄物の減量化を実現することができる有機性廃棄物の再資源化方法を提供することを目的とするものである。
前記の目的を達成するために、本発明の有機性廃棄物の再資源化方法は、第１の処理装置に投入した有機性廃棄物に複合酵素、および所定の好気性微生物菌を作用させて一次発酵物を得る第１の発酵工程と、第２の処理装置に投入した前記一次発酵物に納豆菌または乳酸菌の何れか１つから選択される微生物菌を着床した竹炭、および植物性原料を配合した混合物に対して気体を供給し二次発酵物を得る第２の発酵工程と、該第３の処理装置に堆積した前記二次発酵物に対して気体を供給し三次発酵物を得る第３の発酵工程とを備える。
ここで、第１の処理装置に投入した有機性廃棄物に複合酵素、および好気性微生物菌を作用させて一次発酵物を得る第１の発酵工程を備えることにより、多様な有機性廃棄物に対して発酵を促すことができるため、有機性廃棄物を効率的に減量することができる。
また、第２の処理装置に投入した一次発酵物に納豆菌または乳酸菌の何れか１つから選択される微生物菌を着床した竹炭、および植物性原料を配合した混合物に対して一定間隔で気体を供給し二次発酵物を得る第２の発酵工程を備えることにより、第１の発酵工程で得た一次発酵物について、さらに発酵を促すとともに、竹炭による消臭効果により発酵物から生じる悪臭を抑えることができる。
また、第３の処理装置に堆積した二次発酵物に対して気体を供給し三次発酵物を得る第３の発酵工程を備えることにより、第２の発酵工程で得た二次発酵物に対して、さらに好気性発酵を促すことで、二次発酵物に含まれる水分の蒸発を促し、短期間で完熟した堆肥としての三次発酵物を得ることができる。
また、第１の発酵工程が、酵素反応装置に投入された有機性廃棄物に複合酵素を作用させ、酵素反応生成物を得る酵素反応工程を備えることにより、まず、最初の発酵工程として有機性廃棄物に複合酵素を作用させることにより、有機性廃棄物に含まれる繊維質、および炭水化物の分解処理、および糖類の糖化処理を促し、後述する微生物反応工程での発酵を促進することができる。
また、酵素反応生成物を微生物反応装置に移動させる移動工程を有することにより、酵素反応装置から微生物反応装置に酵素反応生成物を移動させ、微生物反応装置において後述する微生物反応工程を行うことができる一方で、酵素反応装置には続けて有機性廃棄物を投入することで、酵素反応工程と微生物反応工程を連続的に行うことが可能となる。さらに、酵素反応装置では酵素反応工程のみを行うことにより、例えば酵素反応工程の経過を監視しながら、酵素反応装置に投入する酵素の量を適宜変更することができる。
また、微生物反応装置に移動した酵素反応生成物に好気性菌を作用させ、微生物発酵物を得る微生物反応工程を有することにより、酵素反応工程により有機性廃棄物に含まれる有機物をある程度まで分解した酵素反応生成物に対して、さらに発酵を促進することで、有機性廃棄物の減量を効率的に行うことができる。
また、酵素反応工程は、酵素反応装置の温度を３５℃〜４０℃に維持する加温工程を含む場合には、酵素反応にとって好適な温度条件となるため、有機性廃棄物の分解が促進され、有機性廃棄物の減量を効率的に行うことができる。
また、酵素反応工程に用いる複合酵素は、酵素反応装置に投入される有機性廃棄物の略０．００６〜０．００７重量パーセントを構成する場合には、投入される有機性廃棄物に対する複合酵素が適量となり、有機性廃棄物の分解が促進され、有機性廃棄物の減量を効率的に行うことができる。
また、酵素反応工程は、所定の時間間隔において所定量の水を投入する給水工程を含む場合には、例えば有機性廃棄物の分解が順調に進んでいると目視で判断できると、一定量の水を給水することで、有機性廃棄物から生じる悪臭を抑えることができる。
また、酵素反応工程は、酵素反応装置に投入される有機性廃棄物と複合酵素を、所定の撹拌速度で一定間隔毎に略２〜３日の期間において撹拌する撹拌工程を有する場合には、有機性廃棄物の複合酵素により酵素反応を促進し、有機性廃棄物の減量を効率的に行うことができる。
また、移動工程は、複合酵素により分解処理ができなかった残留有機性廃棄物を酵素反応装置から排出する排出工程を含む場合には、酵素反応工程で酵素分解できなかった残留有機廃棄物を、強制的に酵素反応装置から排出することで、酵素反応生成物に不純物が含まれないため、微生物反応装置での微生物反応工程においての発酵が促進され、有機性廃棄物の減量を効率的に行うことができる。
また、微生物反応工程は、微生物反応装置の温度を３５℃〜４０℃に維持する加温工程を含む場合には、微生物反応にとって好適な温度条件となるため、酵素反応生成物の発酵が促進され、有機性廃棄物の減量を効率的に行うことができる。
また、微生物反応工程に用いる好気性菌は、酵素反応装置から微生物反応装置に移動する酵素反応生成物の略０．００１〜０．００３重量パーセントを構成する場合には、微生物反応装置に投入される酵素反応生成物に対する微生物が適量となり、酵素反応生成物の発酵が促進され、有機性廃棄物の減量を効率的に行うことができる。
また、微生物反応工程は、酵素反応装置から微生物反応装置に移動する酵素反応生成物と好気性菌を、所定の撹拌速度で一定間隔毎に略３〜４日の期間において撹拌する撹拌工程を含む場合には、酵素反応生成物の発酵を促進することができる。
また、微生物反応工程は、微生物反応装置に所定量の空気を給気する空気給気工程を含む場合には、微生物としての好気性菌にとって好適な環境が形成されるため、微生物反応を促進し、酵素反応生成物の発酵を効率的に行うことができる。
また、第３の発酵工程が、第３の処理装置に堆積された二次発酵物に対して、相対的に低圧な空気を連続的に給気する低圧空気給気工程を有する場合には、二次発酵物に含まれている好気性菌による発酵を促進することができる。
また、第３の発酵工程が、第３の処理装置に堆積された二次発酵物に対して、相対的に高圧な空気を所定の間隔で間欠的に給気する高圧空気給気工程とを有する場合には、二次発酵物の内部の隅々まで空気が行き渡り、二次発酵物の水分を適度に保つことで発酵を促進することができる。
また、複合酵素は、セルラーゼ、アミラーゼ、およびプロテアーゼから選ばれる少なくとも２以上の酵素を用いる場合には、セルラーゼにより有機性廃棄物に含まれるセルロースのグリコシド結合を加水分解することができ、アミラーゼにより有機性廃棄物に含まれるデンプンやグリコーゲンを分解することができ、プロテアーゼにより有機性廃棄物に含まれるペプチドやタンパク質のペプチド結合を加水分解することができる。
また、好気性菌は枯草菌である場合には、有機性廃棄物に含まれるタンパク質、および脂肪を分解、およびデンプンの糖化を効率的に行うことができるとともに、酵素反応生成物の腐敗臭を抑えるとともに、発酵速度を早めることができる。
また、植物性原料は焼酎粕である場合には、焼酎粕には有機物が豊富に含まれているため、一次発酵物の発酵をさらに促進することができる。
本発明に係る有機性廃棄物の再資源化方法は、有機性廃棄物の分解、および発酵に要する処理時間を短縮して、効率的に有機性廃棄物の減量化を実現することができるものとなっている。
以下、有機性廃棄物の再資源化方法に係る本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
まず、図１は本発明の有機性廃棄物の再資源化方法の全体的な流れを示す工程図である。図１に示すように、本発明の有機性廃棄物の再資源化方法においては、各家庭や飲食店等で発生した、生ごみとしての有機性廃棄物Ａを第１の発酵工程Ｓ１、第２の発酵工程Ｓ２、および第３の発酵工程Ｓ３の３つの発酵工程を経て、最終生産物として堆肥Ｍが得られる。以下、各工程について詳述する。
＜第１の発酵工程Ｓ１＞
第１の発酵工程Ｓ１において使用する第１の処理装置１の概略構成について図２を用いて説明する。第１の処理装置１は酵素反応工程Ｓ１１を行う酵素反応装置１１、微生物反応工程Ｓ１２を行う微生物反応装置１２、および一次発酵物Ｆ１が貯留される貯留装置１３が、短手方向に隣接し、ボルト等の公知の固定手段により強固に固定されている。なお、第１の処理装置１としての酵素反応装置１１、微生物反応装置１２、および貯留装置１３の構成は略同じであることから、ここでは説明の便宜上、酵素反応装置１１について詳述する。
第１の発酵工程Ｓ１において使用する第１の処理装置１の概略構成について図２を用いて説明する。第１の処理装置１は酵素反応工程Ｓ１１を行う酵素反応装置１１、微生物反応工程Ｓ１２を行う微生物反応装置１２、および一次発酵物Ｆ１が貯留される貯留装置１３が、短手方向に隣接し、ボルト等の公知の固定手段により強固に固定されている。なお、第１の処理装置１としての酵素反応装置１１、微生物反応装置１２、および貯留装置１３の構成は略同じであることから、ここでは説明の便宜上、酵素反応装置１１について詳述する。
ここで、必ずしも、貯留装置１３は有している必要はない。貯留装置１３は微生物反応装置１２による発酵で生成した一次発酵物Ｆ１を一時的に貯留しておくものであり、例えば、微生物反応装置１２での発酵を終えた一次発酵物Ｆ１を順次、次の工程である後述する第２の発酵工程Ｓ２で使用する第２の処理装置２に移動させるようにしてもよい。
酵素反応装置１１は、図３に示すように、酵素反応槽１１１、酵素反応槽１１１内に投入された有機性廃棄物Ａを撹拌するための攪拌機１１２、および酵素反応槽１１１内に水を供給するための給水装置１１３から主に構成されている。
酵素反応槽１１１は、下部が半円形に形成されるとともに、その内部に有機性廃棄物Ａが投入され、撹拌、分解が行われる。また、酵素反応槽１１１の底部には、排出孔１１１ａが複数形成されており、分解の過程において有機性廃棄物Ａから発生する水分がこの排出孔１１１ａを通じて、酵素反応槽１１１の下方に配置された排水槽１１４に滴下されるようになっている。
酵素反応槽１１１の一方側の側面の上部には、隣接する微生物反応装置１２の微生物反応槽１２１に連通する連通孔１１１ｂが形成されており、酵素反応槽１１１での酵素反応が完了した酵素反応生成物が、順次この連通孔１１１ｂを通じて微生物反応槽１２１に移動させることが可能となっている。
また、酵素反応槽１１１の他方側の側面の下部には、酵素反応工程Ｓ１１では分解されなかった有機性廃棄物Ａの残留物を酵素反応槽１１１から外部に排出するためのホッパー１１５が設けられている。
攪拌機１１２は、酵素反応槽１１１の略中央部を長手方向に横切るように設けられたシャフト１１２ａ、該シャフト１１２ａと一体的に回転するブレード１１２ｂ、およびブレード１１２ｂの先端に取り付けられ、酵素反応槽１１１に投入された有機性廃棄物Ａに主に接触して撹拌する撹拌羽根１１２ｃから構成されている。シャフト１１２ａの一端には、回転動力を発生させるための駆動装置１１６としてモーター１１６ａ、およびモーター１１６ａからの動力をシャフト１１２ａに伝達するためのベルト１１６ｂを備えている。
ここで、必ずしも、シャフト１１２ａの回転動力の発生源としてモーター１１６ａを使用する必要はない。シャフト１１２ａが回転駆動できるものであれば、その駆動発生源は何ら限定されるものではない。
給水装置１１３は酵素反応槽１１１内に水を噴射するものであり、上部ノズル１１３ａ、下部ノズル１１３ｂ、および供給配管１１３ｃから主に構成されている。給水装置１１３は、例えば酵素反応槽１１１内での分解状態により、有機性廃棄物Ａの分解が十分進んでいると判断できる場合には、上部ノズル１１３ａから酵素反応槽１１１内に一定量の水を噴射することで、有機性廃棄物Ａから生じる悪臭を抑えることができる。また、空になった酵素反応槽１１１内を洗浄する際には、上部ノズル１１３ａ、および下部ノズル１１３ｂのそれぞれから所定量の水を噴射して酵素反応槽１１１内を洗浄することができる。
酵素反応槽１１１の下部には、酵素反応槽１１１内を一定温度に保つための加温手段としてのヒーター１１７が設けられている。ヒーター１１７は例えばオイル式のヒーターであり、酵素反応に最も適温と考えられる３５℃〜４０℃に酵素反応槽１１１内を保持することができる。
ここで、必ずしも、加温手段としてのヒーター１１７は設けられている必要はない。例えば、微生物反応装置１２においては、微生物反応による自然発熱により、常に適温（３５℃〜４０℃）に保たれるため、ヒーター１１７を設ける必要はない。また、貯留装置１３においては、微生物反応装置１２から移動させた一次発酵物Ｆ１を貯留するための装置であるため、加温手段としてのヒーター１１７は設けられている必要はない。
以上のような構成の第１の処理装置１を用いた第１の発酵工程Ｓ１について図４を用いて説明する。まず、家庭や商業施設等で発生し、回収した有機性廃棄物Ａを酵素反応装置１１の酵素反応槽１１１に一定量投入する（有機性廃棄物投入工程Ｓ１１ａ）。なお、本発明の実施形態においては、有機性廃棄物Ａの酵素反応槽１１１への１回の投入量として略４５００ｋｇを目安として投入される。
酵素反応槽１１１に投入した有機性廃棄物Ａの量に応じて、酵素反応に必要な複合酵素を、同じく酵素反応槽１１１に投入する（複合酵素投入工程Ｓ１１ｂ）。このとき、有機性廃棄物Ａの全体に複合酵素が混合するように、攪拌機１１２により撹拌し、有機性廃棄物Ａの酵素反応を促進する（撹拌工程Ｓ１１ｃ）。また、酵素反応槽１１１内の温度状況によっては、必要に応じてヒーター１１７を駆動して酵素反応槽１１１内を適温（３５℃〜４０℃）に保たれる（加温工程Ｓ１１ｄ）。
なお、投入する複合酵素としては、主にアミラーゼ、セルラーゼ、およびプロテアーゼのうちから、少なくとも２つ以上が選択される。また、本発明の実施形態においては、複合酵素が有機性廃棄物Ａの略０．００６〜０．００７重量パーセントを占めるように調整されている。
ここで、必ずしも、複合酵素としてアミラーゼ、セルラーゼ、およびプロテアーゼのうちから少なくとも２つ以上が選択される必要はない。但し、複合酵素としてアミラーゼを使用する場合には、有機性廃棄物Ａに含まれるデンプンやグリコーゲンを効率的に分解し、セルラーゼを使用する場合には、有機性廃棄物Ａに含まれる繊維質を効率的に加水分解し、プロテアーゼを使用する場合には、有機性廃棄物Ａに含まれるペプチドやタンパク質のペプチド結合を効率的に加水分解することができる。
また、必ずしも、複合酵素は有機性廃棄物Ａの略０．００６〜０．００７重量パーセントを構成するように配合されている必要はない。但し、発明者らが検討を繰り返した結果では、複合酵素の有機性廃棄物Ａに対する配合割合を上記のように調整することで、短時間において有機性廃棄物Ａを効果的に分解することができた。
酵素反応槽１１１内での分解が進むと、酵素分解状況を目視しながら、ある程度の分解が進んでいると判断できる場合には、給水装置１１３の上部ノズル１１３ａから一定量の水を酵素反応槽１１１内に噴出させることができる（給水工程Ｓ１１ｅ）。このとき、有機性廃棄物Ａに含まれる水分や分解できずに残った残渣等は、酵素反応槽１１１の底面に形成された排出孔１１１ａを通じて排水槽１１４に滴下され、集められた排水は別途の方法で排水処分される（排出工程Ｓ１１ｆ）。
ここで、必ずしも、給水装置１１３に酵素反応槽１１１内への給水を行う必要はない。但し、一定量の水を給水することにより、有機性廃棄物Ａの悪臭を抑える作用があるため、分解の状況をみながら給水することが好ましい。
酵素反応槽１１１において、約２〜３日間、撹拌等の工程により複合酵素を作用させた有機性廃棄物Ａ（酵素反応生成物）は、攪拌機１１２による撹拌動作により、酵素反応槽１１１の側面に形成された連通孔１１１ｂから隣接する微生物反応装置１２の微生物反応槽１２１に押し出され、順次移動する（移動工程Ｓ１１ｇ）。
ここで、必ずしも、酵素反応工程Ｓ１１は略２〜３日間である必要はない。但し、発明者らが検討を繰り返した結果では、酵素反応工程Ｓ１１の期間が略２〜３日で、酵素反応が正常に終了する一方で、酵素反応工程Ｓ１１の期間が略２〜３日間よりも短い場合には、酵素反応が正常に終了しないことが判明した。そのため、酵素反応槽１１１における酵素反応工程Ｓ１１の期間は略２〜３日間であることが好ましい。
そして、酵素反応槽１１１内の酵素反応生成物の全てが微生物反応槽１２１に移動したタイミングで、例えば給水装置１１３から水を噴出して酵素反応槽１１１内を洗浄するとともに、洗浄後に新たな有機性廃棄物Ａを酵素反応槽１１１内に投入し、複合酵素による分解を開始することができる。
微生物反応槽１２１に移動した酵素反応生成物に対しては、酵素反応生成物の量に応じた微生物を投入する（微生物投入工程Ｓ１２ａ）。このとき、酵素反応生成物に微生物が均一に混合するように攪拌機１１２により撹拌し、酵素反応生成物の微生物反応を促進する（撹拌工程Ｓ１２ｂ）。なお、投入する微生物としては、主に好気性菌としての枯草菌が使用される。また、本発明の実施形態においては、枯草菌が酵素反応生成物の略０．００１〜０．００３重量パーセントを占めるように調整されている。
また、撹拌工程Ｓ１２ｂの途中において、必要に応じて微生物反応槽１２１内に一定量の空気を給気することで微生物反応をさらに促進することができる（空気給気工程Ｓ１２ｃ）。このような工程を略３〜４日間行うことにより、第１の発酵工程Ｓ１における最終生成物としての一次発酵物Ｆ１を得ることができる。
ここで、必ずしも、微生物として好気性菌である枯草菌を使用する必要はない。嫌気性菌属の所定の菌類を使用してもよい。但し、好気性菌を使用することにより、発酵が進む過程において悪臭を抑える作用があるとともに、発明者らが検討を繰り返した結果では、その中でも枯草菌がもっとも効率よく発酵を行うことができることが確認できた。
また、必ずしも、枯草菌は酵素反応生成の略０．００１〜０．００３重量パーセントを構成するように配合されている必要はない。但し、発明者らが検討を繰り返した結果では、枯草菌の酵素反応生成物に対する配合割合を上記のように調整することで、短時間において酵素反応生成物を効果的に発酵することができた。
また、必ずしも、微生物反応槽１２１における微生物反応工程Ｓ１２は略３〜４日間である必要はない。但し、発明者らが検討を繰り返した結果では、微生物反応工程が略３〜４日で、微生物反応が正常に終了する一方で、微生物反応工程が略３〜４日間よりも短い場合には、微生物反応が正常に終了しないとの見地を得た。そのため、微生物反応槽１２１における微生物反応工程Ｓ１２は略３〜４日間であることが好ましい。
また、必ずしも、空気給気工程Ｓ１２ｃを有している必要はない。但し、投入した枯草菌は前記した通り好気性菌であるため、好気性発酵を高めるために、一定の空気を外部から給気することが好ましい。
次に、比較例を参照しながら、本発明の実施形態に係る第１の発酵工程Ｓ１における発酵の効果について表１に示す。なお、表１において、投入する有機性廃棄物Ａの量に応じて実施例１、および実施例２とし、比較例とは、有機性廃棄物Ａに対して複合酵素を用いた酵素反応工程Ｓ１１を行わずに、微生物反応工程Ｓ１２のみ行った場合の実施形態である。
表１に示すように、酵素反応工程Ｓ１１を行ったうえで微生物反応工程Ｓ１２を行う２段階の反応工程を経る実施例１、および実施例２においては、微生物反応工程Ｓ１２のみの１段階の反応工程を経る比較例１〜３に比べて、投入した有機性廃棄物Ａの減量率が向上することが分かる。
＜第２の発酵工程Ｓ２＞
以上の第１の発酵工程Ｓ１により得られた一次発酵物Ｆ１は、第２の発酵工程Ｓ２においてさらに発酵が行われる。
以上の第１の発酵工程Ｓ１により得られた一次発酵物Ｆ１は、第２の発酵工程Ｓ２においてさらに発酵が行われる。
この第２の発酵工程Ｓ２で使用する第２の処理装置２、および第２の発酵工程Ｓ２の全体工程について図５、および図６を用いて説明する。まず貯留装置１３から取り出した一次発酵物Ｆ１を、図６に示すようにプラスチック製の袋体２１（例えばフレコンバック）に所定量ずつに小分けして入れるとともに(小分工程Ｓ２１)、小分けした一次発酵物Ｆ１に対して、乳酸菌、または納豆菌の何れかの菌群から選択される微生物菌を着床した竹炭Ｃ、および植物性原料Ｐ（例えば焼酎粕）を適量だけ混合し（混合工程Ｓ２２）、給気装置２２により定期的に圧縮空気を袋体２１内に送り込む作業（空気給気工程Ｓ２３）を約１ヶ月間行い、二次発酵物Ｆ２を得る。
ここで、必ずしも、一次発酵物Ｆ１に混合する竹炭Ｃには乳酸菌、または納豆菌を着床させる必要はない。但し、乳酸菌、または納豆菌を着床させた竹炭Ｃを混合させることにより、第１の発酵工程Ｓ１において、枯草菌により発酵できなかった有機性廃棄物Ａを、乳酸菌、または納豆菌により発酵することができるため、一次発酵物Ｆ１の発酵をさらに進めることができる。
また、必ずしも、植物性原料Ｐとして焼酎粕を混合する必要はない。但し、焼酎粕には有機物が豊富に含まれているため、一次発酵物Ｆ１の発酵をさらに促進することができる。
また、必ずしも、給気装置２２により袋体２１内に空気を給気する必要はない。但し、袋体２１内に空気を給気することで、一次発酵物Ｆ１内に生息する枯草菌が活性化されるため、一次発酵物Ｆ１の発酵をさらに促進することができる。
＜第３の発酵工程Ｓ３＞
以上の第２の発酵工程Ｓ２により得られた二次発酵物Ｆ２は、第３の発酵工程Ｓ３においてさらに発酵が行われる。
以上の第２の発酵工程Ｓ２により得られた二次発酵物Ｆ２は、第３の発酵工程Ｓ３においてさらに発酵が行われる。
この第３の発酵工程Ｓ３で使用する第３の処理装置３、および第３発酵工程Ｓ３の全体工程について図７、および図８を用いて説明する。まず、第３の処理装置３は、図７に示すように主に二次発酵物Ｆ２を積層するための床面３１と、床面３１の周囲三方に立設する壁面３２から構成されている。
床面３１には微細な空気孔３３が多数形成されて、床面３１の裏側には、堆積した二次発酵物Ｆ２に対して、空気孔３３を通じて相対的に低圧な空気を常時送り込むための空気配管３４が配設されている。
このような第３の処理装置３を用いた第３の発酵工程Ｓ３においては、まず、第３の処理装置３の床面に二次発酵物Ｆ２を積層する。床面３１に積層された二次発酵物Ｆ２に対しては、全体に均等となるように、相対的に低圧な空気が床面３１に形成された空気孔３３から常時送り込まれ（低圧空気給気工程Ｓ３１）、好気性発酵を広い範囲で均質に行うことで、二次発酵物Ｆ２の発酵を促進することができるものとなっている。
また、床面３１から噴出される相対的に低圧な空気に加えて、第３の処理装置３の外部からは、第２の処理装置２で用いた給気装置２２により、床面３１から噴出される空気よりも相対的に高圧な圧縮空気を、第２の発酵工程Ｓ２で使用した給気装置２２を用いて積層した二次発酵物Ｆ２に対して給気する。この給気装置２２による給気は、一定の時間間隔（例えば５日おき）で間欠的に行う（高圧空気給気工程Ｓ３２）。
ここで、必ずしも、第３の発酵工程Ｓ３においては、高圧空気給気工程Ｓ３２を行う必要はなく、低圧空気給気工程Ｓ３１のみにより二次発酵物Ｆ２の発酵を行ってもよい。但し、高圧空気給気工程Ｓ３２により間欠的に給気することで、二次発酵物Ｆ２内の空気の通り道を変更することができるため、より均質に二次発酵物Ｆ２の発酵を促進することができる。
また、必ずしも、高圧空気給気工程Ｓ３２は、給気装置２２により行う必要はない。例えば、空気配管３４から高圧空気を給気するための分岐管を別途設け、その分岐管から相対的に高圧な空気を供給するようにしてもよい。
このように第３の発酵工程Ｓ３においては、第２の発酵工程Ｓ２により得られた二次発酵物Ｆ２に対して、相対的に低圧な空気を常時供給するとともに、相対的に高圧な圧縮空気を間欠的に供給する作業を約１ヶ月間繰り返すことにより、最終生成物としての堆肥Ｍを得ることができる。
以上、本発明に係る有機性廃棄物の再資源化方法は、有機性廃棄物の分解、および発酵に要する処理時間を短縮して、効率的に有機性廃棄物の減量化を実現することができるものとなっている。
１ 第１の処理装置
１１ 酵素反応装置
１１１ 酵素反応槽
１１１ａ 排出孔
１１１ｂ 連通孔
１１２ 攪拌機
１１２ａ シャフト
１１２ｂ ブレード
１１２ｃ 撹拌羽根
１１３ 給水装置
１１３ａ 上部ノズル
１１３ｂ 下部ノズル
１１３ｃ 供給配管
１１４ 排水槽
１１５ ホッパー
１１６ 駆動装置
１１６ａ モーター
１１６ｂ ベルト
１１７ ヒーター
１２ 微生物反応装置
１２１ 微生物反応槽
１２２ 攪拌機
１２２ａ シャフト
１２２ｂ ブレード
１２２ｃ 撹拌羽根
１３ 貯留装置
１３１ 貯留槽
１３２ 攪拌機
１３２ａ シャフト
１３２ｂ ブレード
１３２ｃ 撹拌羽根
１３３ ホッパー
２ 第２の処理装置
２１ 袋体
２２ 給気装置
３ 第３の処理装置
３１ 床面
３２ 壁面
３３ 空気孔
３４ 空気配管
Ｓ１ 第１の発酵工程
Ｓ２ 第２の発酵工程
Ｓ３ 第３の発酵工程
Ａ 有機性廃棄物
Ｍ 堆肥
Ｆ１ 一次発酵物
Ｆ２ 二次発酵物
Ｃ 竹炭
Ｐ 植物性原料
１１ 酵素反応装置
１１１ 酵素反応槽
１１１ａ 排出孔
１１１ｂ 連通孔
１１２ 攪拌機
１１２ａ シャフト
１１２ｂ ブレード
１１２ｃ 撹拌羽根
１１３ 給水装置
１１３ａ 上部ノズル
１１３ｂ 下部ノズル
１１３ｃ 供給配管
１１４ 排水槽
１１５ ホッパー
１１６ 駆動装置
１１６ａ モーター
１１６ｂ ベルト
１１７ ヒーター
１２ 微生物反応装置
１２１ 微生物反応槽
１２２ 攪拌機
１２２ａ シャフト
１２２ｂ ブレード
１２２ｃ 撹拌羽根
１３ 貯留装置
１３１ 貯留槽
１３２ 攪拌機
１３２ａ シャフト
１３２ｂ ブレード
１３２ｃ 撹拌羽根
１３３ ホッパー
２ 第２の処理装置
２１ 袋体
２２ 給気装置
３ 第３の処理装置
３１ 床面
３２ 壁面
３３ 空気孔
３４ 空気配管
Ｓ１ 第１の発酵工程
Ｓ２ 第２の発酵工程
Ｓ３ 第３の発酵工程
Ａ 有機性廃棄物
Ｍ 堆肥
Ｆ１ 一次発酵物
Ｆ２ 二次発酵物
Ｃ 竹炭
Ｐ 植物性原料
Claims (15)
- 第１の処理装置に投入した有機性廃棄物に複合酵素、および所定の好気性微生物菌を作用させて一次発酵物を得る第１の発酵工程と、
第２の処理装置に投入した前記一次発酵物に納豆菌または乳酸菌の何れか１つから選択される微生物菌を着床した竹炭、および植物性原料を配合した混合物に対して気体を供給し二次発酵物を得る第２の発酵工程と、
第３の処理装置に堆積した前記二次発酵物に対して気体を供給し三次発酵物を得る第３の発酵工程と、を備える
有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記第１の発酵工程は、
酵素反応装置に投入した有機性廃棄物に複合酵素を作用させ、酵素反応生成物を得る酵素反応工程と、
前記酵素反応生成物を微生物反応装置に移動させる移動工程と、
前記微生物反応装置に移動した前記酵素反応生成物に好気性菌を作用させ、微生物発酵物を得る微生物反応工程と、を有する
請求項１に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記酵素反応工程は、前記酵素反応装置内の温度を３５℃〜４０℃に維持する加温工程を含む
請求項２に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記酵素反応工程に用いる前記複合酵素は、前記酵素反応装置に投入される有機性廃棄物の略０．００６〜０．００７重量パーセントを構成する
請求項２または請求項３に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記酵素反応工程は、所定の時間間隔において所定量の水を投入する給水工程を含む
請求項２から請求項４の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記酵素反応工程は、前記酵素反応装置に投入される有機性廃棄物と前記複合酵素を、所定の撹拌速度で一定間隔毎に略２〜３日の期間において撹拌する撹拌工程を含む
請求項２から請求項５の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記移動工程は、前記複合酵素により分解処理ができなかった残留有機性廃棄物を前記酵素反応装置から排出する排出工程を含む
請求項２から請求項６の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記微生物反応工程は、前記微生物反応装置の温度を３５℃〜４０℃に維持する加温工程を含む
請求項２から請求７の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記微生物反応工程に用いる前記好気性菌は、前記酵素反応装置から前記微生物反応装置に移動する前記酵素反応生成物の略０．００１〜０．００３重量パーセントを構成する
請求項２から請求項８の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記微生物反応工程は、前記酵素反応装置から前記微生物反応装置に移動する前記酵素反応生成物と前記好気性菌を、所定の撹拌速度で一定間隔毎に略３〜４日の期間において撹拌する撹拌工程を含む
請求項２から請求項９の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記微生物反応工程は、前記微生物反応装置に所定量の空気を給気する空気給気工程を含む
請求項２から請求項１０の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記第３の発酵工程は、
前記第３の処理装置に堆積された前記二次発酵物に対して、相対的に低圧な空気を連続的に給気する低圧空気給気工程と、
前記第３の処理装置に堆積された前記二次発酵物に対して、相対的に高圧な空気を所定の時間間隔で間欠的に給気する高圧空気給気工程と、を有する
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記複合酵素は、セルラーゼ、アミラーゼ、およびプロテアーゼから選ばれる少なくとも２以上の酵素を用いる
請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記好気性微生物菌は枯草菌である
請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。 - 前記植物性原料は焼酎粕である
請求項１から請求項１４の何れか一項に記載の有機性廃棄物の再資源化方法。
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