JP3769110B2 - 生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、生ゴミは、そのほとんどが、焼却または埋立により処分されているが、近年、バクテリヤを利用してその生ゴミを発酵、分解、乾燥させる技術も開発されつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記バクテリヤを利用する技術では、生ゴミの処分に長時間を要することが、最大の難点となっており、現実的な生ゴミ処分は環境を破壊することを承知の上で焼却または埋立により行われている。
【０００４】
そこで、環境を破壊することのない前記バクテリヤを利用する生ゴミの処分を短時間で大量に行う技術手段はないものかと模索した。
【０００５】
その結果、本発明者等が地場産業振興の一環として開発し特許出願済みの温泉水処理の木材は、その細胞間の有縁壁孔に亀裂が生じていることが原因となって多孔質になっているから、内部水分の拡散が円滑で乾燥にさいして割れや狂いがなく木材本来の品質が向上するのに加えて、これをチップにして野外等に放置すれば多孔質の木材チップとしてバクテリヤの住処となり、しかも、この木材チップは温泉水で酸性化されているから好気性バクテリヤの良き住処と成り、この木材チップを生ゴミに混合すればその発酵と分解が促進され、しかも、腐敗の原因となる嫌気性バクテリヤの繁殖を抑止することが出来る筈だと言う確信を得た。
【０００６】
本発明者は、このような確信に基づいて、鋭意研究と実験を繰り返したところ、最初に木材を温泉水に浸漬し、次にこれを乾燥した後に木材チップに調整するものでなく、樹木伐採、製材、建築、家具製造等の各現場で生ずる大鋸屑、木片を含めた木材チップを爾後的に温泉水処理しても前者と同様の好気性バクテリヤの住処となる多孔質の木材チップが得られると言う新知見を得た。
【０００７】
本発明は、このような新知見に基づいて、完成されたもので、安価にして大量生産性に適合し、これを生ゴミに投入して混合するときには、生ゴミが悪臭を発する等の環境を害することなく迅速に発酵、分解、乾燥される生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１の発明は、木材チップをｐＨ２乃至４の温泉水中で処理することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、さらに、木材チップの大きさを大鋸屑程度の微小のものから生ゴミ 処理機の生ゴミ投入口を通過し得る木片とすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの製造方法の概要は、図４に示す通りで、所定の木材チップをｐＨ２乃至４の温泉水中で温度と時間を設定して浸漬処理した後、引き上げて乾燥するものである。
【００１１】
木材チップは、原木の種類を問わず針葉樹から広葉樹までいずれの樹木からも得ることができ、その大きさは、大鋸屑程度の微小のものから生ゴミ処理機の生ゴミ投入口を通過し得る木片にいたる範囲であれば十分であり、その取得方法は、ザラ目カッターと称する専用の工具でカットして得る場合の他、樹木伐採、製材、建築、家具製造等の各現場で生ずる大鋸屑、木片をも利用することができる。このように、木材チップをいずれの樹木からも得ることができるのは、温泉水処理によっていずれの樹木を原料とする木材チップ内にも特殊な空隙構造が形成されるからであり、大きさを大鋸屑から木片の範囲に限定するのは、大鋸屑以下の木材チップでは、強度が低下し生ゴミ処理機に投入して混合攪拌した場合、その木材チップが容易に粉砕化して内部の空隙構造を失って団子化し気水の保持機能、好気性バクテリヤの増殖機能が失われるからである。
【００１２】
木材チップは、所定量を漏れのない編み目のネットに入れて温泉水中に浸漬する。温泉水中の温度と浸漬時間とは反比例の関係にあるが、天然エネルギー利用の観点から、２５℃乃至１００℃の温度範囲で浸漬時間が調整される。温泉水そのものの温度は２５℃乃至５０℃であるが地熱蒸気を直接温浴槽中に導入して温度をあげる。温度がたかまるほど浸漬中の木材チップのリグニン、ヘミセルローズの溶出速度は早まり木材チップの多孔質化が促進される。
【００１３】
木材チップをｐＨ２乃至４の温泉水中で温度と時間を設定して浸漬処理するのは、硫化水素型温泉水が有する天然のエネルギーとその成分をそのまま利用しようとするもので本発明の重要なポイントの一つである。従って、多孔質化した木材チップは前記温泉水の成分によって、多孔質酸性化木材チップとなり、これを温泉水中から引き上げ所定の乾燥をほどこせば、生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップが製造される。乾燥は天日、人工熱のいずれで行っても良い。
【００１４】
なお、ｐＨ２乃至４とするのは、ｐＨ２以下では強酸性下で木材チップを処理することになりリグニン、ヘミセルローズ等の多糖類ばかりでなくセルローズまでも溶出し細胞壁が薄くなり、木材チップそのものの強度が極端に低下するからであり、ｐＨ４以上では天然のエネルギーとその成分を利用しようとする硫化水素型温泉水を確保すること自体が困難であるからである。
【００１５】
また、生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの空隙率は５０乃至８０％とする。５０％以下では通気、通水、バクテリヤ付着性が良好でなく、８０％以上では木材チップの強度が低下するからである。また、空隙率を５０乃至８０％の範囲とするのは、木材の種類によって温泉水処理による重量減少量は、図１に示すように異なるからである。一般に、針葉樹より広葉樹の前記重量減少量が大である。これに関連して木材の温泉水処理の過程で所定時間における空隙率を求めこれをプロットすると図２、図３のグラフが描かれる。なお、空隙率Ｖは、眞比重ρ（ g/cm3 ）、見掛比重ρ o(g/cm3 ) とから、Ｖ＝（ρ―ρ o ）／ρ×１００によって求められる。
【００１６】
このようにして製造される生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップを生ゴミ処理機内に投入して生ゴミと混合しつつ攪拌すれば、前記木材チップが空隙の多い構造であるため、好気性バクテリヤが増殖して生ゴミの分解が早くなるし、湿度保持の効果があって加水調整が不要でそれの団子化を防止し終始サラサラした状態とし、また、前記木材チップが酸性化されているため、生ゴミから発生するアンモニアガスを中和して悪臭を消失するし、有害雑菌の発生を抑止してそれを長期に保存する等の効果がある。
【００１７】
【実験例】
前記生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの効果を確認するために下記の実験を行った。即ち、温泉水処理した木材チップ（大鋸屑）の微生物学的な特徴を調べるため、モデル試験を行った。攪拌・送風機能があり、最小限の好気性微生物（バクテリヤ）による分解機能が確保されている市販ゴミ処理装置に、微生物担体として硫化水素型の温泉水で処理した大鋸屑を用いた試験区と未処理の大鋸屑の試験区の二つをもうけて、分解能力と微生物の変化を測定した。
【００１８】
１ 実験条件
（１）試験装置
市販の家庭用小型ゴミ処理装置（三洋ＳＮＳ−ｋ１（ＨＤ））を使用した。仕様は、処理能力が、標準大鋸屑１８Ｌを使用した場合、最大１．０Ｋｇ／日の生ゴミの投入を可能とするものである。屋外設置用で、本体寸法が４８４×３７４×５９４mmである。消費電力は最大７５Ｗで、保温用ヒーターは３０℃設定、送風機能付きである。攪拌条件は３０分ごとに約２分間自動的に行われる。
（２）試験担体
木材チップは、（有）日本・エコ・システムの製品用原料（主要樹種は杉）を対象区に用いた。木材チップは（株）松川温泉の処理装置を用い、３日間硫化水素型温泉水の中で煮沸処理を行ない、これを試験区として使用した。
（３）微生物試験法
微生物試験は衛生試験法注解に基づいて行なった。一般細菌数は、標準寒天培地（日水製薬製）を用いて３７℃、２４時間で測定した。生酸菌数は、ＢＣＰ加プレートカウントアガール（日水製薬製）を用いて３７℃、２４時間で測定した。嫌気性菌数は、変法ＧＡＭ培地（日水製薬製）に脱酸素剤を用いて３７℃、２４時間で測定した。
（４）成分分析
窒素分析は、ケルテック（日本ゼネラル）を用いてケルダール法により測定した。水分率は試料約１ｇを耐熱ビーカーに精秤し、１３５℃の送風乾燥機で２時間乾燥して減少した重量から求めた。
（５）試験条件
蒸留水を加え水分率を５５％に調整した木材チップ１８Ｌ（約４Ｋｇ）に、試験条件を作り易くするため、生ゴミの代わりに基質となる栄養成分は市販の試薬で調整して、試料の２０％重量に相当する約８００ｇを加えた。添加した栄養成分は、窒素源としてはペプトン（ディフコ：バクトペプトン）４０ｇ、炭素源としてはブドウ糖（関東化学：試薬特級）１０ｇ、でんぷん（ナカライ：試薬特級）２０ｇ、リンゴジュース（岩手県産：１００％果汁で無添加：糖質１１ｇ含有）２００ｍｌである。木材チップ及び栄養成分を投入した家庭用小型ゴミ処理装置は、３７℃、湿度６５％の恒温恒湿機（日本製粉：まなでしくん）に入れ、微生物による分解試験を行なった。
【００１９】
２ 実験結果
（１）重量・槽内温度の変化
槽内の總重量の変化は、図５に示す通りである。即ち温泉水処理チップを用いた試験区が対象区よりも早く總重量を減少させていた。槽内の水分率変化は、図６に示したように、試験区の方が早く減少した。また、槽内の温度変化は、図７に示す通り、試験区のもが６０時間後に環境雰囲気温度より３℃ほど高い値を示し、対象区との違いを現した。
（２）窒素含量の変化
槽内の窒素含有率の変化及び窒素分解率の変化は、図８、図９に示す通りである。処理時間と総窒素容量の関係は常に温泉水処理区で小さい値を示し、また分解率を８日目で比較すると、未処理チップに対して試験区は約５０％の分解率の向上が認められた。
（３）槽内の微生物の変化
生ゴミ分解装置内の一般細菌数、生酸菌数及び嫌気性細菌数の変化は、図１０〜図１２に示す通りである。これによれば、水分が少なくなった８日目においても、温泉水処理試料の一般細菌数は１０9個／ｇを維持し、また生酸菌数は１０8〜１０9個／ｇの高濃度範囲にあり、まあいずれも温泉水で処理された木材チップの試験区が対象区の菌数を上まっていることがわかる。しかし、逆に嫌気性細菌数は未処理区では１０8個／ｇのオーダーから始まるのに対し、温泉水処理区では開始時から１オーダー低い１０7個／ｇを示し、分解を開始した後も増殖することがないので、明らかに細菌数の発生がが抑制されていることが確認される。
【００２０】
３ 考察
温泉水処理をした木材チップと未処理チップを用い、家庭用小型ゴミ処理装置内で有機物の分解状態について比較検討した結果、窒素成分の分解率が未処理の対象区と比較して約５０％向上し、温泉水処理木材チップ内での微生物の分解効果が著しいことが確認された。
【００２１】
また、このことは実験装置内の温度変化からも推測された。すなわち、試験区の槽内で試験開始後５４時間後に約３℃の温度上昇が見られた。一般に、これらの温度上昇は微生物の活動量に起因するもので、温泉水処理木材チップが微生物の活動を促進する条件を整えていると考えられる。
【００２２】
生ゴミ分解時に成育する微生物数は、温泉水処理チップの試験区において、一般細菌数が保持されやすいという結果が得られた。さらに、酸を放出して他の雑菌の発生を押さえる生酸菌数の急激な減少が見られず、基質や水分が減少した場合でも常に安定した高濃度の微生物の生息が可能であることが観察された。このことは、腐敗及び腐敗臭の原因となることの多い嫌気性菌の発生にも影響をあたえている。すなわち、試験区において嫌気性細菌の発生と増殖が押えられる結果と一致する。
【００２３】
以上のことから、温泉水処理チップは有機物を分解する微生物担体として優れた構造と機能をもっており、生ゴミ分解装置に対しても常に安定した微生物の発生と環境を作りうることがわかった。
【００２４】
【実施例】
杉を原木とし、ザラ目カッターでカットした長さ１．９〜６．７（平均３．９）mm、巾１．２〜３．８（平均２．２）mm、厚み１．０〜２．０（平均１．５）mm、からなる木材チップを静岡県から購入し、この木材チップ約１トンをネットに入れて、（有）松川温泉の処理施設で、ｐＨ２．７で８０℃に調整した温泉水中で２日間浸漬処理した後、引き上げ含水率７０％になるまで、天日乾燥した。なお、この処理した木材チップの空隙率は６５％であった。
【００２５】
次に、この木材チップ４Ｋｇと生ゴミ８００ｇとを 小型ゴミ処理装置（三洋ＳＮＳ−ｋ１（ＨＤ））の分解処理槽内に投入して２４時間稼動させたところ、木材チップと生ゴミとは攪拌装置によって混合攪拌され水分調整をすることなく、団子にならず終始サラサラして、悪臭を発することなく発酵・分解された。そして、処理物は良質の有機物肥料として植木等に供することができた。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、木材チップをｐＨ２乃至４の温浴中で処理する生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの製造方法を特徴とするので、原料となる木材は樹木の種類を問わず各地で豊富に得られ、しかも、本木材チップ専用の原料木材のみならず、樹木伐採、製材、建築、家具製造時等に生ずる大鋸屑、木片、木屑等が利用できるので、コスト安で大量生産に適し、また処理剤としては、各地に豊富に生ずる温泉水の天然の熱エネルギーと成分とがそのまま利用できるので、コスト安で大量生産に適する。
【００２７】
請求項２の発明は、木材チップの大きさを大鋸屑程度の微小のものから生ゴミ処理機の生ゴミ投入口を通過し得る木片とする生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの製造方法を特徴とするので、単身用、家族用の小規模の生ゴミ処理機からレストラン等の大規模な業務用処理機にいたる各機種に対応した種類の生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 木材チップの原料木材となる杉及び楢のそれぞれを温泉水と蒸留水により処理した時間と重量の減少率の関係を示す図表である。
【図２】 赤松を温泉水と蒸留水により処理した時間と空隙率の関係を示す図表である。
【図３】 杉を温泉水と蒸留水により処理した時間と空隙率の関係を示す図表である。
【図４】 本発明の生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの製造原理を示す概要図である。
【図５】 温泉水処理の木材チップと未処理の木材チップとを生ゴミ処理剤に使用した場合の槽内の總重量変化を時間毎に対比する図表である。
【図６】 温泉水処理の木材チップと未処理の木材チップとを生ゴミ処理剤に使用した場合の槽内の水分変化を時間毎に対比する図表である。
【図７】 温泉水処理の木材チップと未処理の木材チップとを生ゴミ処理剤に使用した場合の槽内の温度変化を時間毎に対比する図表である。
【図８】 温泉水処理の木材チップと未処理の木材チップとを生ゴミ処理剤に使用した場合の槽内の窒素含有率の変化を時間毎に対比する図表である。
【図９】 温泉水処理の木材チップと未処理の木材チップとを生ゴミ処理剤に使用した場合の槽内の窒素分解率の変化を時間毎に対比する図表である。
【図１０】 温泉水処理の木材チップと未処理の木材チップとを生ゴミ処理剤に使用した場合の槽内の一般細菌数の変化を時間毎に対比する図表である。
【図１１】 温泉水処理の木材チップと未処理の木材チップとを生ゴミ処理剤に使用した場合の槽内の生酸菌の変化を時間毎に対比する図表である。
【図１２】 温泉水処理の木材チップと未処理の木材チップとを生ゴミ処理剤に使用した場合の槽内の嫌気性微生物数の変化を時間毎に対比する図表である。

Claims (2)

1. 木材チップをｐＨ２乃至４の温泉水中で処理することを特徴とする生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの製造方法。
2. 木材チップの大きさを大鋸屑程度の微小のものから生ゴミ処理機の生ゴミ投入口を通過し得る木片とする請求項１記載の生ゴミ処理用多孔質酸性化木材チップの製造方法。

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