JP3672986B2

JP3672986B2 - 有機廃棄物処理用チップ

Info

Publication number: JP3672986B2
Application number: JP31087995A
Authority: JP
Inventors: 周史石丸
Original assignee: 株式会社アセットエンタープライズ; 周史石丸; 鈴木通儀
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2015-11-29
Also published as: KR970026945A; JPH09150178A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機廃棄物を微生物連鎖によつて処理する処理方法に関する。この有機廃棄物としては、例えば汚泥、生ゴミ、生活廃水、屎尿、洗濯排水、風呂排水、厨房排水等が知られている。
【０００２】
【従来の技術】
人類の生活が高度化するに伴ない、生活環境が多様化し、その結果、有機廃棄物は各種の環境から日々排出されているのが現状である。
【０００３】
これらの各種汚泥の主な化学的組成、含有量および物理化学的特性は表１〜３の通りである。
【０００４】
このような各種の有機物をそのまま地上投棄することは腐敗、悪臭の発生を生じて環境衛生上好ましくない。したがって、有機廃棄物を適切に処理することが必要である。
【０００５】
これらの有機廃棄物の処理方法としては、天日乾燥、機械乾燥などの各種の乾燥手段により乾燥し、肥料として利用するとか又は地上投棄する方法やそのまま又は脱水して海洋投棄する方法などが知られている。
【０００６】
しかし、いずれの処理方法もコスト的に問題があり、また環境汚染の原因ともなりあまり好適なものではなかった。
【０００７】
そこで、近年は、木材細片を介して微生物の活動を利用し、有機廃棄物を分解処理する方が数多く提案されている（特開昭５２−１０３８３９号公報、特開昭５４−１２７０７０号公報、特公昭５５−１９６７８号公報、特開昭５８−７４１８６号公報、特開昭５８−７４１８７号公報、特公平２−１５５８号公報、特公平２−３４６７９号公報、特公平３−７３３５８号公報、特開平４−２５０８９２号公報、特開平４−２５０８９３号公報、特公平５−２７４７５号公報等）。しかし、これらの多くの提案によっても効果的に有機廃棄物を分解処理することは充分に行なわれるものではなかった。即ち、微生物による有機廃棄物の処理技術はいまだ確立されていないのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、有機廃棄物を微生物連鎖によって分解する技術につき長年にわたり研究を続けているが、微生物を極めて効果的に利用できる技術を見出し、これを有機廃棄物処理に適用することにより本発明を完成したものである。
【０００９】
本発明は、各種の有機廃棄物を微生物連鎖によって処理することにより、有機廃棄物を極めて効果的に分解処理することのできる有機廃棄物処理用チップ及び処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の有機廃棄物処理用チップは、亜硝酸リチウム溶液に浸漬処理された０．３〜３０ｍｍのサイズの杉細片を主成分とすることを特徴とする。
【００１１】
上記有機廃棄物処理用チップに対してバソルト片（玄武岩原料を加熱溶融後固化した棒状片）を併用するのが好適である。バソルトはウクライナのＢＥＩＭ社製の玄武岩原料を加熱溶融後の固化物の商品名である。
【００１２】
前記杉細片は０．３〜３０ｍｍ、好ましくは１〜２０ｍｍ、さらに好ましくは３〜１０ｍｍのサイズが好適である。
【００１３】
上記サイズの範囲外では、本発明の効果が充分に達成されない場合がある。
【００１４】
バソルト片の長さは１〜３０ｍｍ、好ましくは１〜２０ｍｍ、さらに好ましくは１〜１０ｍｍであり、その直径が１〜１０ｍｍのサイズが好適である。上記サイズの範囲外では、本発明の効果が充分に達成されない場合がある。
【００１５】
杉細片とバソルト片との配合割合は７：３〜９：１が好ましい。
【００１６】
バソルト片は特別の処理をしなくても用いられるが、高電圧の交流電源を用い、バソルト片に対して負極を間欠的にチャージすることにより、バソルト片に負帯電を生起せしめ、有用バクテリアの活性を促進せしめる性質を付与せしめて用いるのが、より効果的である。
【００１７】
上記本発明の有機廃棄物処理用チップを用いることによって、下記（１）〜（５）の工程により有機廃棄物は処理される。
（１）処理すべき有機廃棄物と上記有機廃棄物処理用チップとを混合する。
（２）糖糸状菌、桿菌、球菌、酵母等がおりなすミクロフローラが有機廃棄物中の易分解性の有機物を利用して自然増殖し、上記有機廃棄物とチップとの混合物の全体が温度上昇する。
（３）体外発生酵素を出すバクテリアが中心となり、上記有機物中の炭水化物を糖に、脂質を脂肪酸にそしてタンパク質をアミノ酸にそれぞれ分解する。
（４）栄養源としての有機物が減少するに伴い、桿菌を中心とした菌体（バクテリアの死骸）が増大する。
（５）上記チップの中に生息する極微小球菌群が、上記菌体を利用し、有機物の消滅（ガス化）が行なわれる。
【００１８】
本発明の有機廃棄物処理用チップは、下記（１）〜（３）の工程により製造される。
【００１９】
（１）杉を０．３〜３０ｍｍのチップに細断する工程。
（２）上記チップから物理的に樹液を抜く工程。
（３）上記樹液を抜いたチップを木材強化剤として亜硝酸リチウム溶液を用いて浸漬処理することにより、該チップの物理的強度を増加せしめる工程。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例をあげて説明する。
【００２１】
実施例１
活性汚泥法に代表される従来の排水処理方法では対応できにくい有機排水処理について、本発明の有機廃棄物処理用チップ（水質微生物担体）を利用した処理方法が適用可能である。本実施例では、該チップ（微生物担体）に有機排水を投入し、高温・好気発酵にて有機物の分解を行なった実験例を示す。
【００２２】
微生物担体
多孔質で一般の木質に比べ腐食しにくい亜硝酸リチウム溶液に浸漬処理された杉細片（本発明の有機廃棄物処理用チップ）を、0.5 〜5mm 程度にした担体を用いた。
【００２３】
実験装置
本実施例に用いた実験装置１２を図１に示す。反応槽１４は縦・横・高さが50×100 ×200cm の硬質塩化ビニル製である。反応槽１４の底から20cmの高さでステンレスパンチング(2mm-2φ) １６を敷き、その上に0.5 〜5mm の上記チップ（微生物担体）Ｂを850 リットル充填した。反応装置１４の下部空間１８には空気吹き出し孔２０ａを設けた通気管２０が配設されている。該通気管２０には流量計２２を介してブロワ２４が接続されている。該ブロワ２４によって空気を通気管２０に送入することにより、通気管２０の空気吹き出し孔２０ａから空気が反応装置１４の下部空間１８に吹き出され、流量計２２で通気量を制御した。２６は原水（有機排水）タンクで、その内部にはポンプ２８が設置されている。３０は原水供給パイプで、その先端部分には散水孔３０ａが開口され、その基端はポンプ２８に接続されている。有機排水（原水）は該散水孔３０ａを介して反応槽１４の上方から散水される。３２はドレーン（処理水）排出するための排出管である。３４，３６はバルブである。有機排水は装置の上部より散水した。ドレーンは下部から取り出した。
【００２４】
投入試料
尿浄化槽ばっき槽より毎回100 リットルを取水し、原水とした。原水ポンプ２８は、15リットル/ 分で散水して1 分間送り10分間休止のインターバルにした。
【００２５】
実験の結果を表１に示した。表１から明らかなごとく、投入試料中のＢＯＤは大幅に減少していた。
【表１】

【００２６】
実施例２
食品加工場より排出される有機廃棄物には、生ゴミ、脱水汚泥・原料残渣がある。これらの有機廃棄物は、それぞれの地域が処理・処分を行う場合は手間とコストがかなり高くなる場合が多い。本実施例では、これらの有機廃棄物を効率よく分解又は無機化することができる有機廃棄物処理用チップ（水質微生物担体）を利用して、有機廃棄物処理を行った実施例を示す。
【００２７】
実験供試試料
実験に用いた食品加工廃水（製菓工場廃水）の水質を表２に示す。ＢＯＤおよびＣＯＤmnは30,000mg/l程度、ＳＳ（固形分）は4,000mg/l 程度であった。これらの値からわかるように食品加工廃水は高濃度の有機物を含んでいる。
【表２】

【００２８】
実験方法
実験に用いた実験装置４２を図２に示す。反応槽４４は内径60cmのポリエチレン製容器（体積100 リットル）である。反応槽４４は保温のため厚さ10cmの発泡スチレン製の箱４６に入れた。反応槽４４の底にはステンレスパンチング板(2mm-2φ) ４８を敷きその上に上記チップ（微生物担体）80リットルを充填した。ブロワ５０に連結した空気供給管５２によって、空気を反応槽４４の下部から入れ、流量計５４で通気量を制御した。食品加工廃水を反応槽４４の上部から入れ、手で十分に上記チップ（微生物担体）Ｂと混合した。試料は設定したＢＯＤ容量負荷量になるように添加した。ドレーンはドレーン排出管５６によって反応槽４４の下部から取り出した。５８，６０はバルブである。なお、６２は重量計である。
【００２９】
食品加工廃水の添加量は、ＢＯＤ容積負荷3 〜5Kg/m/U 、通気量は70〜120l/m/ 分で行った。２ケ月間実験を行いその間反応槽内混合物重量はほぼ一定であった。この結果余剰汚泥が発生していないことがわかる。汚泥が発生しない理由を証明する為に添加した食品加工廃水・排出したドレーンおよび排ガス中の炭素を求め、炭素収支を計算した（表３）。その結果、ドレーン中には投入した炭素の約１０％が排出され、残り９０％は排ガス中の二酸化炭素となっていることがわかった。このことから上記チップ（微生物担体）Ｂに吸収された炭素の殆どは無機化する為、余剰汚泥が発生しないことが証明されたといえる。
【表３】

【００３０】
実施例３
実験装置
図２に示した装置と同様の装置を用い、同様の操作を行った。
【００３１】
投入有機物
実験は、約４週間にわたり学校給食の残飯を、１日約2Kg 投入した。投入日は、月〜金の週５日で土・日は休止させた。
【００３２】
測定
次の項目を測定して完全微生物酸化処理を観察した。▲１▼ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ除去率、▲２▼反応槽温度、▲３▼反応槽内混合物の重量マスバランス、▲４▼有機物カーボンバランス
【００３３】
結果及び考察
ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ除去率
投入有機物およびドレン水より求めたＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ除去率を表４にまとめた。各項目とも97〜99% に入る高除去率を示している。これは、微生物担体の槽内に微生物の栄養源となる有機物が高効率に蓄積していることを示している。
【００３４】
【表４】

【００３５】
反応槽温度
反応槽内の前記チップ（微生物担体）に栄養源が十分に蓄積し、水分および通気が適切であれば微生物により有機物が発酵を起こす。本装置では反応槽に菌の植種をせずに、自然な微生物の発生を待ったが、２日程度で立ち上がり、表５のように反応槽温度は５０〜６０℃の高温発酵が継続した。土・日曜日の反応槽温度が降下しているのは、反応槽内の有機物が減少した部分で、再度月曜日から有機物を投入すると温度は回復した。このことから、有機物がなくなると微生物は休眠すると考えられる。微生物が死滅すると仮定すると、復帰立ち上がりに初期と同じように２日程度要するからである。微生物休眠により発酵の再起動が速くなることは、従来の活性汚泥法などに用いる微生物管理に比べて、日常管理を容易にする。
【００３６】
【表５】

【００３７】
反応槽内混合物の重量マスバランス
有機物の分解量を観察するために、投入有機物・ドレン・反応槽内混合物（微生物担体及び投入残渣）の重量を測定しマスバランスをとり、表６にまとめた。表６に○印、◇印で示した累計有機物投入量およびドレン量は日数経過に伴い増加するが、□印で示す（反応槽内）混合物重量の増加は認められなかった。つまり、表６中の斜線部が高温発酵によって有機物が分解し、その発熱で水分が蒸発した部分となる。
【００３８】
【表６】

【００３９】
炭素収支
有機物分解を、炭素収支からも観察した。測定は３日間で行った。投入有機物およびドレンの炭素量はＴ−Ｃ測定値から求め、排気ガス中の炭素は概算になるが、ＣＯ₂濃度計測器から算出して表７に示した。ａ項が投入、ｂ・ｃ項が排出、ｄ項が誤差を示す。投入された有機物のほとんどが排気中のＣＯ₂として排出されている。ドレン中の炭素排出は、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ除去率が高いため１％以下であった。このことから投入の炭素量＜排出の炭素量（排気）であるので、有機物の完全微生物酸化処理が行われているものと考えられる。完全酸化であれば処理後に余剰汚泥の発生もない。本実験終了後の前記チップ（微生物担体）は焦げ茶色に変色はしたが、重量変化はなく、コンポスト（残渣）化もしていなかった。
【００４０】
【表７】

【００４１】
考察
ｉ）通気性を向上させた前記チップ（微生物担体）により有機物の完全微生物酸化処理が可能である。有機物がほとんどＣＯ₂、Ｈ₂Ｏに変換するため汚泥が発生しない。反応槽の立ち上がり復帰も速く、微生物管理が容易である。脱臭機を配置することにより都市部およびその周辺での処理も可能と考える。
ii）前記チップ（微生物担体）は耐腐食性があり、コンポストになりにくい。
iii ）実際の装置では、前記チップ（微生物担体）と有機物の混合を均一にするため攪拌装置と送風機が必要になるが、他方式に比べ極めて少ない動力ですむと判断した。
【００４２】
実施例４
本発明の有機廃棄物処理用チップを用いて屎尿処理を行った場合について説明する。
試験装置
本装置７２は、図３に示したごとく、第１貯留槽７４及び第２貯留槽７６の間に第１、２、３ばっき槽７８，８０，８２を設け、ばっき処理後の原水を第２貯留槽７６から反応槽８４に供給する構成を有している。該反応槽８４に８０リットルの上記チップを投入した。８６，８８は第１及び第２貯留槽７４，７６内に設置されたポンプである。９０は第１〜第３ばっき槽７８，８０，８２に通気管９２を介して空気を供給するブロワである。９４は処理水（ドレーン）を排出する排出管である。９６〜１００は原水供給管である。
試験試料
第１貯留槽における原水は屎尿原水で１０倍希釈したものとした。使用した原水の性状を表８に示した。
【表８】

試験方法
１０日間にわたり、毎日１００リットルを投入して、第１、２、３ばっき槽７８、８０、８２を通過して最後に、微生物担体（上記チップ）を約１５ｍ²の反応槽８４で処理した。微生物担体（上記チップ）の表面部分を毎日１回レーキで１５ｃｍ程度切り返した。
【００４３】
上記処理を受けた処理水の性状を表９に示した。同表の結果から、ＢＯＤ、ＣＯＤ、大腸菌、ノルマルヘキサンのいずれもが大幅に減少していることがわかった。
【表９】

【００４４】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、各種の有機廃棄物を微生物連鎖によって処理することにより、有機廃棄物を極めて効果的に分解処理することのできるという大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で用いた実験装置を示す概略説明図である。
【図２】実施例２及び３で用いた実験装置を示す概略説明図である。
【図３】実施例４に用いた実験装置を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１２，４２，７２実験装置
１４，４４反応槽
１６，４８ステンレスパンチング
１８下部空間
２０，９２通気管
２０ａ空気吹き出し孔
２２流量計
２４，５０，９０ブロワ
２６原水タンク
２８ポンプ
３０原水供給パイプ
３０ａ散水孔
３２，９４排出管
３４，３６，５８，６０バルブ
４６発泡スチレン製の箱
５２空気供給管
５６ドレーン排出管
６２重量計
７４，８６第１貯留槽
７６，８８第２貯留槽
７８第１ばっき槽
８０第２ばっき槽
８２第３ばっき槽
８４反応槽
９６〜１００原水供給管
Ｂチップ

Claims

亜硝酸リチウム溶液に浸漬処理された０．３〜３０ｍｍのサイズの杉細片を主成分とすることを特徴とする有機廃棄物処理用チップ。
バソルト片をさらに含有することを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物処理用チップ。
前記バソルト片の長さが１〜３０ｍｍであり、その直径が１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項２記載の有機廃棄物処理用チップ。
前記杉細片とバソルト片との配合割合が７：３〜９：１であることを特徴とする請求項２又は３記載の有機廃棄物処理用チップ。