JP3839188B2

JP3839188B2 - 有機廃棄物堆肥化処理方法及びそれに使用する装置

Info

Publication number: JP3839188B2
Application number: JP18395299A
Authority: JP
Inventors: 成章神谷
Original assignee: 有限会社若葉
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: JP2001019580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機廃棄物を、光好性／好熱性の微生物群を利用して堆肥化（コンポスト化）処理する新規な方法及び装置に関する。特に、市街地・公園等の臭気発生を嫌う場所で行なうのに好適な有機廃棄物堆肥化処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
昨今、有機廃棄物を従来の焼却ないしそのまま埋立地等に投棄する代わりに、環境フレンドリーの見地から、微生物（細菌・酵母等）を使用して、有機廃棄物を発酵・分解させて堆肥化（コンポスト(compost)化）する方法が提案され実施化されつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の堆肥化する生ごみ処理装置（有機廃棄物堆肥化処理装置）は、特に大型のものにおいては、脱臭処理装置を付設する必要があった。通常の微生物処理においては、特に、投入時及び発酵・分解開始後しばらくは、無臭化が困難なためである。
【０００４】
また、生ごみ処理装置は、時々攪拌するとともに、発酵温度（処理温度）になるまで加温する必要があり、それぞれ加温のための電気エネルギーを必要とした。
【０００５】
さらには、生ごみの中には、漬物、みそ類、しょうゆ、食塩等の塩（シオ）高含有物が混在しており、堆肥化されても、そのまま肥料として使用するとき塩害が発生するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記にかんがみて、脱臭処理が不要な新規な有機廃棄物堆肥化処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の他の目的は、電気エネルギーの大幅な低減が可能な有機廃棄物堆肥化処理方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、肥料としてそのまま使用しても塩害が発生するおそれがない有機廃棄物堆肥化処理方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機廃棄物堆肥化処理方法の一つは、有機廃棄物を、光好性／好熱性の微生物群（元菌を含む）と混合して密閉室に充填（投入）後、該有機廃棄物に光エネルギーを与えて発酵させて堆肥化を行なうことにより、上記第一の課題
（目的）を解決するものである。
【００１０】
本発明の有機廃棄物堆肥化処理方法の他の一つは、上記構成において光エネルギーとして太陽エネルギーを利用又は主体とすることにより、上記第二の課題を解決するものである。
【００１１】
上記方法において、有機廃棄物の充填部の上方に気体貯留部を形成し、該気体貯留部に貯留するガスを、前記有機廃棄物充填部の底部側に循環・導入させて有機排気物の気体攪拌を行なったり、さらには、有機廃棄物充填部の底部側に廃液貯留部を形成し、廃液貯留部に貯留する廃液を前記有機廃棄物充填部の上面に散布することにより、上記第二の課題をより効率的に解決できる。
【００１２】
本発明の有機廃棄物堆肥化処理方法の他の一つは、上記第一の構成において、微生物群が、好塩性微生物を含むものとすることにより、上記第三の課題を解決するものである。
【００１３】
【手段の詳細な説明】
次に、上記手段の各構成について詳細な説明をおこなう。
【００１４】
本発明の有機廃棄物堆肥化方法は、有機廃棄物（固形状被処理物）を、光好性／好熱性の微生物群（元菌を含む）と混合して密閉室に充填（投入）後、該有機廃棄物に光エネルギーを与えて発酵させて堆肥化を行なうことを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、有機廃棄物としては、家庭を初めとして、ホテル、レストラン、給食センター、さらには、食品加工工場、食品市場等から排出される生ごみ（残飯、オカラ、卵から、等）の他に、芝生、家畜排泄物（鶏糞、牛糞、馬糞、豚糞）等が含まれる。
【００１６】
また、好光性／好熱性の微生物群とは、好光性／好熱性の双方を備えている微生物の一群をいう。例えば、光合成細菌のうち好熱性を備えているものを使用できる。そして、光合成細菌としては、紅色細菌、緑色細菌、好気性光合成細菌、ヘリオバクテリウム等、特に限定されない。当然、光をエネルギーとして増殖する耐熱性の酵母も使用可能である。
【００１７】
ここで、好熱性細菌とは、「生育至適温度が、５０〜１０５℃で、３０℃以下の温度ではほとんど増殖しない細菌の総称。通常の細菌は中性温（mesophilic) 、すなわち生育の至適温度が２５〜４０℃であり、５０℃以上では一般に生育し難い。なお、高温でも定温でも生育可能な可能な細菌は耐熱性細菌（ thermore-sistant bacteria )とよんで区別される。」（八杉他編「岩波生物学辞典第４版」（１９９６−３−２１）岩波、ｐ４５２参照）とされているが、本明細書では、好熱性細菌には耐熱性細菌も含む。昼間は密閉室内は高温となるが、夜間は、温調しなければ、通常細菌の生育至適温度２５〜４０℃に下がる場合もあるためである。
【００１８】
さらに、本発明では、堆肥化したものを施肥した場合、塩害の発生のおそれがないように、微生物が好塩性のものを含むことが望ましい。ここで、「好塩性」とは、「５〜１０wt％あるいはそれ以上の食塩濃度の培地を好む細菌や菌類の性質」をいい、菌体内に多量のＮａ⁺ を取り入れて塩濃度を低下させると推定される。（同ｐ４２４参照）
これらの好光性／好熱性の特性を備えた微生物群としては、これらの要件を満たしている限り、特に限定されない。例えば、吉良微生物研究所（愛知県幡豆郡吉良町大字鮫馬字内の山２３）から製造販売している「ケイエヌ菌」群を好適に使用できる。該「ケイエヌ菌」は、好塩性も有している。
【００１９】
「ケイエヌ菌」群は、本発明者らが、下記の如く、日本各地から採取した種菌（微生物種）を工場で４０年以上、培養・安定化させた一連の微生物群である。
【００２０】
▲１▼日本各地の山や神社の大木（通常、樹齢１００年以上）の根っこに小穴（径・深さとも約１０〜１５cm）を掘りそこへ、砂糖５０〜１００ｃｃ、酢１０〜１５ｃｃを添加して、土を被せて２〜３日放置後、種菌を採取する。
【００２１】
▲２▼上記種菌を工場に持ち帰り、栄養源となるカット野菜（レタス、キャベツ、白菜、スイカ、なす等）と混合して、加温（３０〜４０℃）しながら発酵させて培養する。
【００２２】
▲３▼菌が安定してきたら（約１年後）、太陽光を培地に直接照射した後、残存生菌のみを取り出し、上記と同様にして培養を１年間行なう。この工程を繰り返す。この際、直接照射の期間は、１日、３日、１週間、１ケ月、２ケ月、３ケ月と順次増やして行く。培養期間が５年程経過したら、直接照射の際に、培地が６０℃以上となるように温調を行なう。
【００２３】
こうして、微生物群は、好光性とともに好熱性を備えたもののみとなる。該「ケイエヌ菌」の特性は、下記の如くである。
【００２４】
▲１▼主として太陽光線の光で反応し、好気性・嫌気性のどちらの状態でも活動する。
【００２５】
▲２▼有機廃棄物の水分（湿量含量基準）が７０wt％以下（望ましくは４５〜６５％）、温度４０〜１００℃（望ましくは５０〜７０℃）において、太陽光線があれば増殖して、有機廃棄物の発酵・分解を促進させる。
【００２６】
▲３▼塩のＮａ⁺ を選択的に取り込み、通常の発酵分解の場合に比して、発酵残渣・発酵残水中の塩濃度（主としてＮａＣｌ）が半分以下となる。したがって、有機物の発酵を促進させ、高温発酵と相まって、処理物が早く乾燥する。
【００２７】
▲４▼分解・発酵時に７０℃以上の高温となる。腐敗菌及び雑菌が死滅して、それらのメタン菌等に起因するアンモニアガス、メタンガス、ブタンガス等の発生が抑制される。
【００２８】
▲５▼有機物と無機塩との分離作用を有する。
【００２９】
上記有機廃棄物と微生物群との混合比は、有機廃棄物及び微生物群の種類により異なるが、通常の生ごみ（残飯）の場合、生ごみ（水分５０〜６０％）１００重量部に対して、「ケイエヌ菌」元菌１０〜５０重量部、望ましくは、２０〜４０重量部とする。
【００３０】
元菌とするのは、処理物である有機廃棄物に慣らすためである。例えば、有機廃棄物と微生物とを適宜混合比で混ぜ合わせ、４〜１０週、望ましくは６〜８週寝かし、増殖させて元菌とする。このときの、微生物群と有機廃棄物群の混合比は、上記有機廃棄物及び微生物群の種類により異なるが、通常の生ごみ（残飯）の場合、生ごみ（水分５０〜６０％）１００Ｌに対して、「ケイエヌ菌」１〜３Ｌ、望ましくは、２Ｌとする。
【００３１】
密閉室で堆肥化処理するのは、有機廃棄物から発生する臭気（特に、投入直後から発酵初期・中期まで）の外部へ放出させないためである。
【００３２】
該有機廃棄物に与える、光エネルギー源は、通常、太陽光とするが、紫外線照射ランプ等であってもよい。例えば、夜間や曇天・雨天の日に、紫外線照射ランプを補助的に使用して、有機廃棄物の発酵を促進させてもよい。
【００３３】
有機排気物（被処理物）の攪拌は、機械的方法によってもよいが、上記構成において、有機廃棄物の充填部の上方に気体貯留部を形成し、該気体貯留部に貯留するガスを、前記有機廃棄物充填部の底部側に循環・導入させて前記有機排気物の気体攪拌を行なうことが、微生物の繁殖を増大させて望ましい。
【００３４】
即ち、気体貯留部の貯留する気体（ガス）は、分解・発酵熱により加温され、さらに、太陽熱により加熱された高温ガスである。該高温ガス（通常、６０℃以上）を有機廃棄物の底部側から導入することにより、有機廃棄物（処理物）温度が、好熱性の微生物群の繁殖が促進され、さらに、通常雑菌（６０℃以上では死滅する。）の繁殖が抑制される。したがって、堆肥化処理が促進されるとともに、無菌堆肥化がより確実となる。当然、処理物表面側は、太陽光殺菌される。
【００３５】
なお、このときの有機廃棄物充填部と気体貯留部の容量比は、通常、４／１〜１／３、望ましくは、３／１〜１／２とする。充填部比率が高すぎると、貯留部容積が相対的に小さくなり、分解・発酵ガスによるガス圧が高くなり易く、密閉室に耐圧性が要求される。逆に、充填部比率が低過ぎると、密閉室容積が大きくなって、密閉室コンパクト化の要請に反する。
【００３６】
また、高温ガス循環量は、有機処理物１００ｋｇ当たり、５〜１００Ｌ／min とする。通常、当該ガス循環量を得るためには、気体循環路に気体搬送機を配する。
【００３７】
また、発酵・分解により生成する発酵・分解液はそのまま排出してもよいが、底部側から取り出して上側から散布することが望ましい。即ち、本発明の堆肥化処理は、６０℃以上の高温雰囲気で行なうため、分解・発酵に伴い炭化物も生成し、この炭化物（黒色）が分解・発酵液（水を含む）中に含まれる。このため、該分解・発酵液を充填部表面に散布することにより、充填部（被処理物）表面が黒色化して太陽光線（特に、熱線）の吸収効率が増大し、より、好熱性微生物の繁殖増大が期待できる。なお、この散布量は、発生する分解・発酵液の量により異なり、所定量貯留した後、間欠的に散布する。
【００３８】
次に、上記の有機廃棄物堆肥化処理方法に使用する装置について説明する。
【００３９】
本発明の有機廃棄物堆肥化処理装置は、当該構成に限定されるものではない。
【００４０】
図１は本実施形態の有機廃棄物堆肥化処理装置の外観概略図、図２は同じく床面図である。
【００４１】
該装置Ａは、周壁１２と天井壁１４と床壁１６とで水平断面矩形の密閉室１８が形成されている。該密閉室１８は、図例では隔壁２０により３室、即ち、第一処理室１８ａ、第二処理室１８ｂ、第三処理室１８ｃに区画されている。周壁１２は、図例では、前面壁１２ａが後面壁１２ｂより高く形成された構成で、天井壁１４は太陽光を透過可能な傾斜壁で形成され、床壁１６は、気体攪拌及び発酵・分解液を回収するために多孔板で形成されている。図例では、多孔板（パンチングプレート）の孔形状は、長孔であるが、丸、三角、多角形状等任意であり、さらには、場合によっては、網体で形成してもよい。
【００４２】
そして、各処理室１８ａ、１８ｂ、１８ｃに処理物を投入可能に、それぞれ扉付きの出入口２１が形成されている。
【００４３】
ここで、該出入口２１を密閉構造とするため、図３〜５に示すような扉開閉構造とされている。
【００４４】
Ｈ形支柱２２で形成された対向する各溝Ｃ内を扉体（鋼板製ゲート）２４が、減速機２６の出力軸と連結されたスプロケットで駆動されるチェーン２８と連結されて昇降するようになっている。なお、扉体２４が連結されているチェーン端と反対側のチェーン端にはカウンターウェート３０が連結されている。
【００４５】
そして、扉体２４の出入口密閉性を確保するために、出入口２１には、門型戸当たり部材３２が形成されているとともに、それに対応させて扉体２４の内側には、処理物出入口２１に対応して門型で断面Ｐ型のＰ型パッキン３４を介して貼着されている。
【００４６】
そして、処理物出入口２１の床側にはＨ字形鋼でシール受け面３６が形成されているとともに、斜め下方へ突出する傾斜直状（平型）断面の平型パッキン３８が座を介して貼着されている。
【００４７】
また、扉体の外側の天井側及び床部側には、Ｈ型支柱の内側に形成された案内傾斜ブロック（４個）４０に対応させて作動傾斜ブロック４２がそれぞれ２個づつ計４個形成されて、閉時に傾斜ブロック４０、４２相互の楔作用により、扉体２４は閉じ方向に移動し、門型のＰ型パッキン３４が同じく門型の戸当たり部材３２に圧接するとともに、平型パッキン３８は、床面であるシール受け面３６に圧接する。こうして、扉体２４は処理物出入り口を密閉する。
【００４８】
そして、周壁１２は処理物充填高さ位置まで、コンクリート、金属、プラスチック等の不透明壁とし、それより上の周壁１２ｃ及び天井壁１４は、太陽光が透過可能な透明材で形成する。なお、不透明壁は、保温性の見地から断熱性を有するコンクリート壁又はプラスチック壁が望ましく、その厚みは、コンクリート壁の場合、２０〜１００mmとし、さらには、プラスチック壁の場合、５〜１０mmとする。
【００４９】
この透明材は、ガラスでもよいが、通常、太陽光の内、主として光合成に使用される波長域（６８０〜７００ｎｍ）を透過し易い透明プラスチック材が望ましい。透明プラスチック材としては、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の非晶性樹脂を好適に使用可能である。
【００５０】
このとき、天井壁の厚さは、太陽光吸収の見地からは可及的に薄い方が望ましいが、通常、強度（耐圧性を含む）及び耐久性さらには保温性を考慮して、１〜１０mmとする。
【００５１】
さらに、本装置においては、図６に示す如く、気体攪拌装置４４及び分解・発酵液散布装置４６が付設されている。
【００５２】
気体攪拌装置４４は、密閉室１８の後壁側１２ｂから床壁下側空間（分解・発酵液貯留部を兼ねる。）に導通する気体配管（気体循環路）４８と気体配管４８の途中に配設される気体輸送機（気体ポンプ）５０とからなる。
【００５３】
また、分解・発酵液散布装置４６は、分解・発酵液貯留部と密閉処理室の天井壁との間に、液体輸送機（液体ポンプ）５２を介して液体配管（散布配管）５４が配され、天井側先端には、散布ノズル５６が取り付けられている。
【００５４】
なお、図１において、５８は換気扇口で、その反対側には、吸気口が配され、それぞれ、温度上昇（例えば３０〜４０℃）により温度センサーが働き自動開閉するようになっている。ただし、換気扇口が開くのは、発酵後期になり、匂いがほとんど発生しなくなってからとする。
【００５５】
次に、上記装置を使用しての、有機廃棄物（生ごみ）の処理方法について、説明をする。なお、使用する生ゴミの水分は、４０〜６０％の範囲のものを使用する。
【００５６】
まず、第一処理室に、生ごみ１０００ｋｇ当たり、ケイエヌ菌２０Ｌ袋を２袋混ぜ合わせ、積み上げ、気体攪拌及び分解・発酵液散布を繰り返しながら、元菌調製を行なう。その期間は、通常、３０〜６０日とする。
【００５７】
次に、第二・第三処理室で、生ごみ１０００ｋｇ当たり、元菌３００〜４００ｋｇを混ぜ合わせ積み上げて、上記同様、気体攪拌及び分解・発酵液散布を繰り返しながら、堆肥化処理を行なう。
【００５８】
なお、上記方法で春季において堆肥化処理を行なったが、その結果は、下記の如くであった。
【００５９】
２日間で室内温度（気体貯留部）の温度は、昼間で７０〜８０℃になった。また、生ゴミは１０日間で、約半分に減少した。さらに、１０日間（合計２０日間）で、水分が１０〜１５％となって、さらさらの堆肥が得られた。
【００６０】
【発明の作用・効果】
本発明の有機廃棄物（被処理物）を、光好性／好熱性の微生物群（元菌を含む）と混合して密閉室に充填（投入）後、該有機廃棄物に光エネルギーを与えて発酵させることにより堆肥化を行なう構成であるため下記のような効果を奏する。
【００６１】
原則的に、堆肥化処理において匂いの発生し易い初期・中期を密閉室内で行なうため、脱臭処理が不要となる。
【００６２】
高温下（６０℃以上）で有機廃棄物を分解・発酵させるため、雑菌が繁殖し難く無菌堆肥化が可能となる。特に、光として太陽光を使用する場合、さらに、紫外線による殺菌効果が増大して、無菌堆肥化がより確実になる。
【００６３】
また、光として太陽光を使用することにより、従来の如く、温調（特に加温）のために、電気エネルギーを使用する必要がなく、省エネルギーにつながる。
【００６４】
また、有機廃棄物充填部上方の気体貯留部に貯留した高温空気を床壁から吹き出させて気体攪拌することにより、有機廃棄物の処理物温度分布が均一となるとともに、高温空気中に浮遊している微生物が底部から充填部に搬送される。このため、微生物の増殖が均一となり、より、堆肥化処理が促進される。
【００６５】
さらに、有機廃棄物充填部の下方の床壁下方に貯留した分解・発酵液を、充填部上面に散布することにより、分解・発酵液中に含まれている炭化物により充填部表面が黒体化して、吸熱効率が増大し、さらに、堆肥化処理が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機廃棄物堆肥化処理装置の外観概略斜視図
【図２】同じく床面を示す概略断面図
【図３】扉体の作動構成を示す概略斜視図
【図４】扉体の密閉構造における扉体開状態の概略断面図
【図５】同じく扉体閉状態の概略断面図
【図６】有機廃棄物堆肥化処理装置における気体攪拌装置及び分解・発酵液散布装置の配管態様を示す斜視図
【符号の説明】
１８密閉室
４４気体攪拌装置
４６分解・発酵液散布装置
５０気体輸送機

Claims

有機廃棄物（固形状被処理物）を、好光性および好熱性（成育至適温度５０〜１０５℃）の双方を備えた微生物群（元菌を含む）と混合して、密閉室に充填（投入）後、該有機廃棄物に、太陽光又はそれを主体とする光エネルギーを与えて、発酵により堆肥化を行なう方法であって、
前記有機廃棄物の充填部の上方に気体貯留部を形成し、該気体貯留部に貯留する６０℃以上の気体（ガス）を、前記有機廃棄物充填部の底部側に循環・導入させて前記有機廃棄物の気体攪拌を行なうことを特徴とする有機廃棄物堆肥化処理方法。
前記気体の循環経路に気体輸送機を配することを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物堆肥化処理方法。
前記発酵時に発生する有機廃棄物充填部の底部側に廃液貯留部を形成し、該廃液貯留部に貯留する発酵・分解液を前記有機廃棄物充填部の上面に散布することを特徴とする請求項１又は２記載の有機廃棄物堆肥化処理方法。
前記微生物群が、土壌微生物起源であり、且つ、好気性／嫌気性混合タイプであることを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物堆肥化処理方法。
密閉空間で生ごみに光好性および好熱性（成育至適温度５０〜１０５℃）の双方を備えた微生物群を混ぜて積み上げて元菌を調製後、該元菌と有機廃棄物とを混合させて前記堆肥化を行なうことを特徴とする請求項１記載の有機廃棄物堆肥化処理方法。