JP3899753B2

JP3899753B2 - 生ごみ処理方法

Info

Publication number: JP3899753B2
Application number: JP34074999A
Authority: JP
Inventors: 秀人新保; 康二畠; 悦郎藤野; 潤斎藤; 浩司松川; 啓介吉川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP2001149900A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物の力を利用して生ごみを分解処理するための生ごみ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、微生物の力を利用して有機物及び水分を有する生ごみを環境に影響を与えない程度に分解処理（発酵）することが行われており、この生ごみ処理を行うための生ごみ処理装置が知られている。この生ごみ処理装置は、生ごみ処理槽内にバイオチップと称される木質細片などの担体を生ごみ処理材として充填してあり、生ごみ処理槽に設けた生ごみ投入口から生ごみを生ごみ処理槽内に投入し、生ごみ処理材に生息する微生物の働きで生ごみを発酵させて分解処理するようになっている。
【０００３】
一般的に生ごみが分解する反応は下記で表される。
・炭水化物の分解
Ｃｍ（Ｈ₂Ｏ）ｎ＋ｍＯ₂→ｍＣＯ₂＋ｍＨ₂Ｏ…………（式１）
・タンパク質、脂質の分解
ＣｘＨｙＮｚＯｐ＋ａＯ₂→ＣｕＨｖＮｗＯｑ＋ｂＣＯ₂＋ｄＨ₂Ｏ＋ｅＮＨ₃
…………（式２）
したがって、生ごみの分解に伴って炭酸ガス、アンモニアが発生するが、糖質の分解は一般にタンパク質の分解に先行して行われる。
【０００４】
ところで上記した式１の過程では下記の式３のような反応が起きている。
【０００５】
Ｃ₆Ｈ₁₂Ｏ₆→６ＣＨ₃ＣＯＯＨ………………………… （式３）
通常分解過程で生成した有機酸は通常式１のように炭酸ガスまで酸化されてしまうか、生ごみ処理材に含まれるアルカリ成分により中和されてｐＨを大きく低下させるまでには至らない。ところが、初回の生ごみ投入から立ち上げる立ち上げ時には処理材の中和能力が十分ではなく、式３の反応の有機酸生成の部分が支配的となり、処理材のｐＨが低下してしまうことがある。したがって、分解反応が起こらずに投入した生ごみが腐敗してしまって悪臭を発生するものである。また、立ち上がり時のみならず、通常運転においても、定格量以上の過剰なごみを投入したときも同様の現象によって酸敗することがあり、酸敗のまま運転すると、生ごみの処理が行われないので、生ごみ処理材を全量交換する必要があり、その間生ごみ処理を中断しなければならず、また、コストも高くなるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、安定した立ち上げができ、また、万一酸敗が生じても分解を回復することが可能な生ごみ処理方法を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【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に係る生ごみ処理方法は、生ごみ処理材が収容された生ごみ処理槽１内に生ごみを投入して生ごみ処理材に生息した微生物の働きで生ごみを分解処理する生ごみ処理装置８を用いた生ごみ処理方法において、生ごみ処理装置の立ち上げ運転時又は生ごみ処理槽内が酸敗となった時に、微生物の育成に好適なｐＨ域での緩衝能力が高いソーダ灰を生ごみ処理槽１内に投入することを特徴とするものである。このような方法を採用することで、生ごみ処理装置８の立ち上げ運転時又は生ごみ処理槽内が酸敗となった時に、微生物の育成に好適なｐＨ域での緩衝能力が高いソーダ灰により、生ごみ処理材のｐＨが低下しないようにできて、分解反応を促進し、投入した生ごみが腐敗して悪臭を発生するというような事態を回避することができるものである。
また、立ち上げ運転時にソーダ灰を生ごみ処理槽内に投入した場合には、初回の生ごみ投入から立ち上げる立ち上げ時に生ごみ処理材の中和能力が十分ではないが、立ち上げ運転時に投入したソーダ灰により、生ごみ処理材のｐＨが低下しないようにできて、分解反応を促進し、投入した生ごみが腐敗して悪臭を発生するというような事態を回避して、安定した立ち上がりが可能となるものである。
【０００８】
また、生ごみ処理槽１内が酸敗となった時にソーダ灰を生ごみ処理槽１内に投入した場合には、通常運転において、定格量以上の過剰な生ごみを投入したときに酸敗が発生しても、ソーダ灰を投入することで、生ごみ処理材のｐＨを上げて分解反応を回復して分解が継続してできるものである。
【０００９】
また、ソーダ灰を投入する際にソーダ灰とともに水を生ごみ処理槽１内に投入することが好ましい。このようにソーダ灰を投入する際にソーダ灰とともに水を投入することで、少ないソーダ灰の量でｐＨを安定化させることが可能となるものである。
【００１０】
また、ソーダ灰と水と投入する生ごみとの投入割合を２０〜４０重量部：１００重量部：１００重量部の割合とすることが好ましい。このような方法を採用することで、少ないソーダ灰の量で効果的にｐＨを安定化させて分解反応を促進し、投入した生ごみが腐敗して悪臭を発生するというような事態を回避することができるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１２】
図１には生ごみ処理装置８の全体を示す斜視図が示してある。生ごみ処理装置８の上方が開口したケース９内に上方に開口した生ごみ処理槽１が内装してあり、この生ごみ処理槽１内には撹拌手段３が回転自在に内装してある。
【００１３】
撹拌手段３は中空パイプ状をした撹拌軸３ａに撹拌羽根３ｂを設けて構成してあり、該撹拌羽根３ａが生ごみ処理槽１の両側壁に設けた軸受け部に回転自在に軸支してある。ここで、少なくとも撹拌軸３ａの一端部は生ごみ処理槽１の側壁よりも外側に突出しており、撹拌軸３ａの外側への突出部分に図１に示すようにスプロケット１０を設けてある。
【００１４】
ケース９の底板１１にはモータ１２が取り付けてあり、モータ１２の出力軸に設けたスプロケットと上記撹拌手段３の撹拌軸３ａに設けたスプロケット１０とにチェーン１３を掛け回してあり、モータ１２を正転することで撹拌手段３を正転し、モータ１２を逆転することで撹拌手段３を逆転し、このような撹拌手段３の回転により生ごみ処理槽１内の生ごみ処理材を撹拌し、生ごみ処理槽１内の各部にまんべんなく空気を供給すると共に生ごみを生ごみ処理槽１内に充填した生ごみ処理材中に投入された生ごみを均等に撹拌混合させるようになっている。この場合、撹拌手段３の回転により生ごみは生ごみ処理材といっしょに撹拌される際に同時に粉砕されるものである。撹拌手段３の回転の制御は制御手段により行われる。
【００１５】
生ごみ処理槽１の下部の外面部には面ヒータが取着してあり、この面ヒータが生ごみ処理槽１内の温度を昇温するための加熱手段２を構成してある。したがって、生ごみ処理槽１内に充填した生ごみ処理材の温度が低い場合には面ヒータにより加熱するようになっている。
【００１６】
生ごみ処理槽１内には微生物が生息したバイオチップと称されるおが屑状の木質細片のような担体よりなる生ごみ処理材が充填してある。この生ごみ処理材としては例えば従来から公知の木質細片が使用できるものである。
【００１７】
生ごみ処理装置８には生ごみ処理槽１内の湿気や臭気を排気するための排気路１７の一端部が開口しており、この排気路１７には排気手段４を構成するファンが設けてあり、更に、排気路１７の途中に白金触媒などの触媒を加熱して脱臭する加熱脱臭装置のような脱臭装置１４が設けてある。ファンを運転することで、生ごみ処理槽１内で発生した湿気や臭気を排気路１７を通して排出するものである。
【００１８】
生ごみ処理槽１の内部には含水率計測手段１４が配設してある。図１に示す実施形態においては含水率計測手段１４は生ごみ処理槽１の側壁の内面に取り付けてある。この含水率計測手段１４で生ごみ処理材の含水率を求めることで、制御手段により、加熱手段２を構成する面ヒータや撹拌手段３や排気手段４を構成するファンの運転制御を行うものである。
【００１９】
ケース９の上部の開口部は生ごみを投入するための投入口９ａとなっており、この投入口９ａには後端部の軸着部を中心に回動して開閉自在となった生ごみ投入用の蓋７が設けてある。
【００２０】
そして、上記投入用の蓋７を開けて生ごみを投入し、撹拌手段３により撹拌して生ごみと生ごみ処理材とを混合して生ごみ処理材に生息している微生物の働きにより生ごみを分解処理するものである。この場合、生ごみの分解で発生する水分とガスは排気手段４により排気路１７を経て外部に排出されるものであり、この排気手段４による排気作用で、生ごみ処理槽１内には新たな空気が供給され、撹拌手段３で撹拌することで生ごみ処理槽１内に充填した生ごみ処理材の隅々まで空気を供給して生ごみ処理材に生息する微生物を活性化させるものである。また、上記の生ごみ処理の過程で生ごみ処理材の温度が低い場合や過湿の場合には加熱手段２で生ごみ処理材を加熱して微生物の生息に好適な温度にするものである。
【００２１】
ところで、上記のような生ごみ処理装置８の運転をするに当たって、生ごみ処理装置８の運転の初期は立ち上げ運転モードで運転し、立ち上げ運転モードにより生ごみ処理材内の微生物が活性化すると、通常運転モードに切り換えて運転するものである。
【００２２】
しかして、生ごみ処理装置８の運転を開始して立ち上げ運転モードで運転すると（この場合生ごみを投入して運転を開始する）、立ち上げ運転モードにおいては微生物が活性化していなくて生ごみ処理材の中和反応が十分ではなく、前述の生ごみの分解における式１の過程で起こる式３の反応の有機酸生成の部分が支配的となり、生ごみ処理材のｐＨが低下するおそれがある。そこで、本発明においては、生ごみ処理装置８の立ち上げ運転時にソーダ灰を生ごみ処理槽１内に投入することで、立ち上げ運転時におけるｐＨの低下を防いで安定した立ち上げが行われるようにするものである。
【００２３】
また、通常運転に移行した後、定格量以上の過剰な生ごみを投入すると、酸敗が発生することがあるが、このように酸敗が発生した場合にはソーダ灰を生ごみ処理槽１内に投入することで酸敗状態から回復することができる。つまり、酸敗常態となると、ｐＨが低下するが、ソーダ灰を投入することで、ｐＨを通常運転のｐＨ８〜ｐＨ１０に回復することができ、これにより酸敗した生ごみ処理材を全量交換するというようなことなく、つまり、生ごみ処理を中断することなく継続して生ごみ処理運転を行うことができるものである。
【００２４】
ここで、使用するソーダ灰としては軽灰（Ｎａ₂ＣＯ₃）と重灰（Ｎａ₂ＣＯ₃・Ｈ₂Ｏ）とがあるが、どちらを使用してもよい。また、ソーダ灰は単独で使用してもよく、あるいは、他の物（例えば、炭酸カルシウム）と混合したものを使用してもよい。
【００２５】
ところで、ソーダ灰を使用するのは生ごみ処理材に生息する微生物の増殖はｐＨ７〜１１、好ましくはｐＨ８〜１０であるが、この微生物の生育に適したｐＨ域での緩衝能力が大きく、投入量をあまり気にせずに投入して調整できるためである。
【００２６】
すなわち、消石灰とソーダ灰とを比較した場合、消石灰は強アルカリであるため、投入量に対してｐＨが敏感に反応する。図２に同一重量のソーダ灰と消石灰の酢酸での中和滴定曲線を示している。ここで、図２は生ごみの分解過程で生成する有機酸を酢酸に置き換え、５００ｍｌ中に５ｇのソーダ灰が含まれている水溶液と、５００ｍｌ中に５ｇの消石灰が含まれている水溶液にそれぞれ酢酸を滴下した場合の中和曲線である。図２において線Ａはソーダ灰を示し、線Ｂは消石灰を示している。また、図３に微生物の活性のｐＨ依存性を示している。図２から明らかなように、消石灰は重量当たりの中和能力は高いが微生物の成育に適したｐＨ域での緩衝能力がソーダ灰に比べて小さく、量的な調整がきわめて困難である。一方、ソーダ灰は微生物の育成に好適なｐＨ域での緩衝能が高く、投入量をあまり気にせずに投入することができるものであり、この結果、過投入による微生物生育阻害が起こりにくいものである。
【００２７】
図４には生ごみ処理装置１の立ち上げ時にソーダ灰を投入したものと、投入しなかったものとの立ち上げ実験をおこなった結果を示している。生ごみの投入量は１ｋｇ、ソーダ灰投入量５０ｇでおこなった。３回実験を行ってソーダ灰を投入しないものはｐＨが低下し、１回は酸敗して分解が停止した。一方、ソーダ灰を投入したものは３回ともｐＨは１０前後で推移し、安定した分解が行えた。
【００２８】
次に、本発明の他の実施形態につき説明する。
【００２９】
本実施形態においては、上記のように立ち上げ運転時又は酸敗となった時にソーダ灰を投入する際にソーダ灰とともに水を生ごみ処理槽１内に投入するものである。ｐＨの定義は、ｐＨ＝−ｌｏｇ１０（Ｈ⁺）である（ここでＨ⁺：水素イオン濃度）であるから、水分（Ｈ₂Ｏ）の量が増えれば上がる傾向にある。これを利用すれば、ｐＨの安定につながるものである。
【００３０】
図５には生ごみ処理材重量７０ｋｇ、初期含水率４５％の時のｐＨ上昇と含水率と、加水量の関係を示している。一般的に含水率６０％以上の環境では、水が生ごみ処理材内の酸素通路を遮断してしまうことがわかっているので、含水率６０％以下をねらい、ｐＨを最大に上げようと考えると加水量３０ｋｇでｐＨ０．３の上昇が見込めることになる。
【００３１】
また、加水することで初期の含水率が上がり、生ごみ処理材であるチップ間に自由水が散在するようになる。図６に模式的に示すように、自由水がない場合は図６（ａ）のようにそれぞれの生ごみ処理材のｐＨがばらばらであって安定していないが、図６（ａ）の状態のものに加水して図６（ｂ）のように自由水がある状態とすることでそれらが安定化してｐＨの低下の抑制につながるものである。つまり、立ち上げ時や酸敗時にソーダ灰を投入しても、生ごみ処理材表面に自由水がなく、それぞれの生ごみ処理材のｐＨのばらつきがあり、全体のｐＨが不安定となるが、水を混合することで、生ごみ処理材表面に自由水ができ、全体としてのｐＨが安定しその低下を抑制でき、ソーダ灰（ソーダ灰に炭酸カルシウムのような他のもの混合したものも含む）のみを投入した場合に比べて、少量で安定した立ち上がりを行うことができるとともに万一の酸敗時にも少量で分解を回復することができるものである。図６において２０は生ごみ処理材、２１は水分、２１ａは自由水、２２は生ごみである炭水化物を示している。
【００３２】
ここで、ソーダ灰と水と投入する場合、ソーダ灰と水と生ごみとの投入割合を２０〜４０重量部：１００重量部：１００重量部の割合とすることで、少ないソーダ灰の量で効果的に処理材のｐＨが低下しないようにできて、分解反応を促進し、投入した生ごみが腐敗して悪臭を発生するというような事態を回避して、安定した立ち上がりが可能となるものである。
【００３３】
次に、ソーダ灰のみを投入した場合と、ソーダ灰とともに水を投入した場合の実施例につき説明する。
【００３４】
生ごみ処理槽１内に微生物の寄生した生ごみ処理材を収納した生ごみ処理装置により生ごみの分解処理を行うに当たり、生ごみ３０ｋｇとソーダ灰９．６ｋｇを投入して生ごみの分解実験を行った結果、図７（ａ）に示すようにｐＨが微生物が活性化する領域で安定し、分解が順調に進んだ。また、生ごみ３０ｋｇとソーダ灰６ｋｇと水３０ｋｇを投入して生ごみの分解実験を行った結果、図７（ｂ）に示すようにｐＨが微生物が活性化する領域で安定し、分解が順調に進んだ。これにより、ソーダ灰の量が少なくても水を加えることで安定した立ち上げを行うことができるとともに万一の酸敗時にも分解を回復することができることが判る。
【００３５】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の発明にあっては、生ごみ処理材が収容された生ごみ処理槽内に生ごみを投入して生ごみ処理材に生息した微生物の働きで生ごみを分解処理する生ごみ処理装置を用いた生ごみ処理方法において、生ごみ処理装置の立ち上げ運転時又は生ごみ処理槽内が酸敗となった時に、微生物の育成に好適なｐＨ域での緩衝能力が高いソーダ灰を生ごみ処理槽内に投入するので、ソーダ灰により、処理材のｐＨが低下しないようにできて、分解反応を促進し、投入した生ごみが腐敗して悪臭を発生するというような事態を回避することができ、特に、ソーダ灰は微生物の育成に好適なｐＨ域での緩衝能が高く、投入量をあまり気にせずに投入することができ、この結果、過投入による微生物生育阻害がおこりにくいものである。
また、立ち上げ運転時にソーダ灰を生ごみ処理槽内に投入した場合には、処理材の中和能力が十分ではない立ち上げ時に、ソーダ灰により、処理材のｐＨが低下しないようにできて、分解反応を促進し、投入した生ごみが腐敗して悪臭を発生するというような事態を回避して、生ごみ処理装置の立ち上がりが安定するものである。
【００３６】
また、生ごみ処理槽内が酸敗となった時にソーダ灰を生ごみ処理槽内に投入した場合には、通常運転において、定格量以上の過剰なごみを投入したときに酸敗が発生しても、ソーダ灰を投入して処理材のｐＨを上げて分解反応を回復でき、これにより従来のように酸敗が発生した際に生ごみ処理材の全量を交換するという必要がなく、交換による分解の中断がなくて分解が継続してでき、また、交換によるコストアップも避けることができるものである。
【００３７】
また、請求項２記載の発明にあっては、上記請求項１に記載の発明の効果に加えて、ソーダ灰を投入する際にソーダ灰とともに水を生ごみ処理槽内に投入するので、少ないソーダ灰量でｐＨを安定させることができるものである。
【００３８】
また、請求項３記載の発明にあっては、上記請求項２記載の発明の効果に加えて、ソーダ灰と水と投入する生ごみとの投入割合を２０〜４０重量部：１００重量部：１００重量部の割合とするので、少ないソーダ灰の量で効果的にｐＨを安定化させて分解反応を促進し、投入した生ごみが腐敗して悪臭を発生するというような事態を回避することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる生ごみ処理装置の斜視図である。
【図２】ソーダ灰と消石灰の酢酸での中和滴定曲線を示すグラフである。
【図３】微生物の活性のｐＨ依存性を示すグラフである。
【図４】生ごみ処理装置の立ち上げ時にソーダ灰を投入したものと、投入しなかったものとの立ち上げ実験をおこなった結果を示すグラフである。
【図５】生ごみ処理材重量７０ｋｇ、初期含水率４５％の時のｐＨ上昇と含水率、加水量の関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は生ごみ処理材間に自由水がない場合における模式図であり、（ｂ）は生ごみ処理材間に自由水がある場合における模式図である。
【図７】（ａ）は生ごみ３０ｋｇとソーダ灰９．６ｋｇとを投入した場合におけるｐＨ低下抑制実験の結果を示すグラフであり、（ｂ）は生ごみ３０ｋｇとソーダ灰６ｋｇと水３０ｋｇを投入した場合におけるｐＨ低下抑制実験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１生ごみ処理槽
２生ごみ処理装置

Claims

生ごみ処理材が収容された生ごみ処理槽内に生ごみを投入して生ごみ処理材に生息した微生物の働きで生ごみを分解処理する生ごみ処理装置を用いた生ごみ処理方法において、生ごみ処理装置の立ち上げ運転時又は生ごみ処理槽内が酸敗となった時に、微生物の育成に好適なｐＨ域での緩衝能力が高いソーダ灰を生ごみ処理槽内に投入することを特徴とする生ごみ処理方法。
ソーダ灰を投入する際にソーダ灰とともに水を生ごみ処理槽内に投入することを特徴とする請求項１に記載の生ごみ処理方法。
ソーダ灰と水と投入する生ごみとの投入割合を２０〜４０重量部：１００重量部：１００重量部の割合とすることを特徴とする請求項２記載の生ごみ処理方法。