JP3764441B2 - 生ごみ分解方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は生ごみなどの有機性廃棄物を特殊な微粉末状の硬質多孔質セラミックで粉砕すると共に、粉砕した有機性廃棄物を、好気性微生物による発酵分解する生ごみ分解方法及び装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、微粉末状の硬質多孔質セラミックを用いて有機性廃棄物を粉砕し、かつ、硬質多孔質セラミックを生ごみなどの有機性廃棄物を人体に安全な好気性細菌Bacillus amyloliquefaciens等の固定体として利用した生ごみ分解方法及び装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
食品加工場、飲食店、給食センター、スーパーマーケット、ホテルの調理場などから生ごみとして発生する肉類、野菜、デンプンなどの残渣や残飯は栄養価に富み、水分を多く含むため、放置しておくと腐敗して悪臭を発生するとともに衛生上問題である。
【０００４】
これらの生ごみは他の可燃ごみとともに、都市ごみとして焼却処分されているが、水分が多いため、多くのエネルギーを必要とし、問題の多い処理法である。
【０００５】
そこで、このような生ごみを微生物で分解処理して堆肥化する生ごみ処理機が数多く考案され、既に一部で実用化されている。しかしながら、これらの殆どは多量の木材チップを水分調整剤として使用しているため、生ごみは分解減容されるが、木材チップは殆ど分解しないうえ、処理機内のもの全部を定期的に取り出さなければならず、実質の減容化率は小さい。むしろ、木材チップと堆肥の混ざったものが増え、都市部ではこれらの引き取り手がないため、その処分が問題となっている。
【０００６】
生ごみ処理装置内における生ごみの発酵分解を促進させるため、多孔質セラミック板を脱着可能に取りつけた生ごみ処理装置が知られている。（特許文献１参照）
さらに、分解菌の増殖速度の高速化を図るべく、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カリウム、酸化マンガン、酸化リン、酸化セレン、酸化ニッケル、酸化モリブデン、酸化クロム、酸化リチウム、酸化銅、酸化コバルト、酸化バナジウム等のミネラル元素の粉体を、粘土をバインダーとして適宜な形状に成形し、その後、約８００℃で焼成し、有機物、無機物分解細菌を孔中に担持させることを可能にした多孔質セラミックス担体が知られている。（特許文献２参照）
しかし、分解菌の増殖速度を早くしても、卵の殻、柑橘類、海老、かにの甲羅、割り箸などは微生物では極めて分解しにくいため、あらかじめ、手作業で除去する必要があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６０−１３１８８８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３３６８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記諸問題は生ごみ分解菌の分解能力が十分でないことと、生ごみと生ごみ分解菌との接触面積が十分でないために分解速度が遅いことによるもののほか、機械的な強度の強いゴミが混入しているためと考えられる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる観点からなされたものであって、その特徴とするところは、生ごみ分解速度の速い好気性細菌とくに、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓを土壌より分離したことと、水分調節剤として汎用される木粉＜木材チップ＞を半分に減らし、残りを鋭利な超硬質セラミックに置き換えることにより、２〜３時間で有機性廃棄物を原型を留めないまで細かく破砕し、好気性微生物による分解を高速で行わせ、かつ、嫌気発酵を最小限に留めさせるものである。これにより発酵残渣が極めて少なく、悪臭発生の少ない分解処理をおこなうことができる。
すなわち、微生物の発酵作用により生ゴミ分解方法において、微生物の発酵作用により生ゴミ分解方法において、微生物の固定のためにかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％でありかつの平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック及び生ごみ粉砕のために平均粒子径１〜６ｍｍの鋭利な超硬質セラミック及び木材粉を用いて、好気性発酵を行わせることを特徴とする生ごみ分解方法を見出した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる微生物の固定のために用いるかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％である硬質多孔質セラミックは、この範囲の数値特性を示す硬質多孔質セラミックであれば、どのようなものでもかまわない。一例を挙げれば、シリカ−アルミナ系セラミックスであるＲＴ（ミヤオカンパニーリミテド社商品名）、ＧＣ（ミヤオカンパニーリミテド社商品名）などがある。
生ごみ粉砕のために用いる超硬質セラミックは、曲げ強度１５０〜２００Mpaであり、一例を挙げれば、シリカ−アルミナ系セラミックスであるアルミクロン（ミヤオカンパニーリミテド社商品名）がある。
平均粒子径は、小さすぎると飛散し易く、大きすぎると騒音が出るので１〜６ｍｍ程度が適当である。また、大きさの異なる粒子を併用することが出来る。
また、硬質多孔質セラミックを２種類以上用いることができる。
さらに、硬質多孔質セラミックのほかに、さらに、吸着脱臭材を添加することが出来る。このような吸着脱臭材としては、代表的には活性炭が挙げられる。
さらにまた、水分調節材（木材粉＜木材チップ＞）を併用することが出来る。このような木材粉としては、杉、松、ピートモス、ヒバやヒノキ等が挙げられる。室内に芳香を与える意味で、とくに好ましくは、ヒバやヒノキの木材粉が良い。
木材紛は、木材チップの形で装置に投入することができ、数時間後には粉砕されて木材紛になる。
また、好気性細菌ならどれでも使えるが、とくに、分解速度が速いことから、Bacillus amyloliquefaciensが好ましく用いられる。Bacillus amyloliquefaciensは市販されており、例えば財団法人 発酵研究所（大阪市淀川区十三本町２丁目１７−８５）において、有料で入手することができる。
【００１１】
さらに、このような方法をより具体的に装置として示すことが出来る。すなわち、
本発明の方法を用いた生ごみ分解装置１を図１に示す。
モーター５の回転を歯車６、チェーン７を介して主軸に伝え、撹拌羽根２を回転する。空気は吸気口９より吸入し、処理槽３、脱臭装置８、排気ブロアー１０を通り、最後に排気口１１より排出される。生ごみは投入口１２より投入し、無機物や少量の未分解は排出口１３から取り出す。槽内の温度調整はマット型ヒーター１４で行う。
【００１２】
本発明の典型的な具体化した実施例を示す。
（実施例１）
生ごみ分解菌は一白金耳を２％ペプトン、１％かつお肉エキス、０．１％食塩の組成の液体培地（pH7.0）の入った５００ｍｌ容の坂口フラスコに添加し、２６℃で４８時間振とう培養して得られる培養液をヒノキチップとセラミック多孔体に含浸したものを用いる。菌床としては重量比で培養菌体液を含浸したヒノキのチップを５０重量％、同じく培養菌体液を含浸したセラミック多孔体RT（粒子径３〜５mm、かさ密度１．７平均細孔径１．６μｍで開気孔率３３％、吸水率１９％、ミヤオカンパニーリミテド社商品名）５重量％、セラミック多孔体GC（粒子径３〜５mm、かさ密度１．３平均細孔径１．９μｍで開気孔率４５％、吸水率３５％、ミヤオカンパニーリミテド社商品名）５重量％、さらに平均粒径の異なる（１〜３ｍｍおよび３〜５ｍｍ）超硬質セラミックーアルミクロン（粒子径１〜３mm、粒子径３〜５mm、曲げ強度１８０ＭＰａ、ミヤオカンパニーリミテド社商品名）をそれぞれ２０重量％混合したものを用いた。
【００１３】
本発明で用いた生ごみ分装置は、菌床の一部に比重の高いセラミックを使用するため、モーター、歯車、チェーン、主軸、撹拌羽根などは一般の機械装置の数倍の強度を有する材料で作成した。また、撹拌羽根はチップとセラミックが均等に撹拌され、菌床への空気の取り入れも極めて良好に成るような構造に設計した。撹拌羽根の回転数は１分間に３回とし、しかも消費電力を低減のために間歇運転を、また、撹拌羽根に巻きついた生ごみを自動的に取り除くために、正逆回転を自動的に行うよう設定した。さらに、槽内菌床温度を均一に保つため、槽外部全体にマット型ヒーターを取り付け、微生物の活躍状態を最良に保つようにした。さらに、脱臭装置には活性炭と触媒型臭気分解チップ（スメルキラー、大和紡績製）を充填しているので、圧力損失を考慮して強力なブロアーを標準装備した。処理槽内部、主軸、撹拌羽根等の腐食が懸念される部分はすべてステンレスSUS３０４を使用した。その概要は図１に示す通りであった。
【００１４】
表１に記載した菌床１２ｋｇに生ごみ（野菜、残飯、うどん、さつまいも、かに、魚、牛豚鳥肉など）２−３ｋｇを毎日、計６０日間投入し続け、２０日ごとに残存物の重量を測って減量率を算出した。生ごみ分解気化減容機内温度は３５−４０℃、撹拌速度は毎分３回転とした。
[結果]
２０日毎の総投入量、残存重量、減少量、減量率を表１に示す。
【００１５】
【表１】

上記残存量には生ごみ中の無機物質やプラスチックなどの分解不可能な有機物質も含まれているため、９７％以上が減少しているものと考えられる。
【００１６】
次に、本発明の上記記載の菌床と生ごみ気化減容機を用いて行った処理物の時間変化を図２に示す。この写真から明らかなように、処理を受けた生ごみは2時間後には全く原型を留めず、わずかに混入していた割り箸や発泡スチロールトレーはそのまま残っている。しかし、6時間後には、生ごみはほぼ完全に分解している上、割り箸やスチロールもわずかに残っている状態である。２４時間後には割り箸やスチロールも完全に見えなくなっているうえ、水分も投入前と同じレベルに戻り、菌床はさらっとしている。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は従来生ごみ分解機に用いられてきたおがくずを全く使用せず、ヒノキチップや多孔質セラミックに生ごみ分解菌を含浸させたものを菌床として用いることにより、分解菌を安定化させるとともに、菌の徐放性を実現した。また、鋭利な超硬質アルミクロンを菌床に混合することにより、数時間で生ごみをほぼ完全に破砕し、プラスチック容器や袋など、機械的な強度の強いゴミも破砕するできると同時に、生ごみの表面積を拡張することに成功した。これにより、微生物による分解速度を飛躍的に高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いた生ごみ分解装置の概略図
【図２−１】本発明に係る生ごみ分解装置を用いて生ごみの分解を実施した場合の過程を示す写真（投入直後から４時間経過）
【図２−２】本発明に係る生ごみ分解装置を用いて生ごみの分解を実施した場合の過程を示す写真（６時間から２４時間経過）
【符号の説明】
１ 生ごみ分解装置
２ 撹拌羽根
３ 生ごみ分解槽
４ 架台、支持装置
５ モーター
６歯車
７ チェーン
８ 脱臭装置
９ 吸気口
１０ 排気ブロアー
１１ 排気口
１２ 生ごみ投入口
１３ 分解処理済み物排出口
１４ マット型ヒーター

Claims (5)

1. 微生物の発酵作用により生ゴミ分解方法において、微生物の固定のためにかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％であり、かつ平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック、生ごみ粉砕のために平均粒子径１〜６ｍｍの鋭利な超硬質セラミック及び木材粉を用いて、好気性発酵を行わせることを特徴とする生ごみ分解方法。
2. 硬質多孔質セラミックを２種類以上用いる請求項１に記載した生ごみ分解方法。
3. 硬質多孔質セラミックのほかに、さらに、吸着脱臭材を添加した請求項１又は請求項２に記載した生ごみ分解方法。
4. 微生物が、好気性細菌Ｂａｃｉｌｌｕｓ ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓである請求項１ないし請求項３のいずれかひとつに記載した生ごみ分解方法。
5. 微生物の発酵作用により生ゴミ分解方法において、微生物の固定のためにかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％でありかつの平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック及び生ごみ粉砕のために平均粒子径１〜６ｍｍの鋭利な超硬質セラミック及び木材粉を用いて、生ゴミと硬質多孔質セラミックと超硬質セラミックを含む混合物を、回転攪拌させながら好気性発酵を行わせることを特徴とする生ごみ分解方法を適用した装置。

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