JP4670098B2 - 高含水有機廃棄物の処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、高含水有機廃棄物の処理方法に関する。特に、発酵副生廃液である蒸留酒廃液、アルコール発酵廃液、さらには、青果市場や食品工場から発生する含水率の高い生ゴミ（例えば野菜屑）を処理するのに好適な高含水有機廃棄物の処理方法に係る発明である。
なお、本発明の処理方法が適用可能な高含水有機廃棄物には、上記のものに限られず、あらゆる動植物残渣（魚粗、動物死骸等）も含まれる。
従来、発酵副生廃液や生ゴミは、そのまま保管放置しておくと、腐敗し易く、１〜２日で異臭が発生する。
しかし、高含水であるため、そのままの却処分等には適さず、また、未処理で海洋投棄等することは、環境関連法の規制上、困難となっている。
このため、発酵廃液の場合は、乾燥処理（濃縮乾燥）することも考えられるが、蒸発のための大量の熱エネルギーを必要としたり又は時間がかかったりする。このため、固液分離することが望ましい。
しかし、固液分離した場合、液相側に相当な有機質が多量に含まれていることが多く、液肥化は可能であるものの（特許文献１参照）、固液分離した液体をそのまま廃棄することは、河川や湖沼における水中ＢＯＤを増大させるため望ましくない。
したがって、液相を限外ろ過さらには逆浸透操作などで精製して、自然環境に排出するのに適した状態にして廃棄する必要があった（特許文献２第１０〜１１頁参照）。
なお、本発明の新規性又は進歩性に影響を与えるものではないが、本発明と同様に高含水有機廃棄物を固液分離せず堆肥化（有機肥料化）することができる方法が記載された先行技術文献として、たとえば、特許文献３・４等が存在する。
特開平１０−８１５７９号公報
特表平１１−５０４８９７号公報
特開平７−２３７９８７号公報
特開２００４−３５２５５７公報
本発明は、上記にかんがみて、高含水有機廃棄物であっても、そのまま、乾燥工程や固液分離工程等の水分調節をせずに、かつ、異臭を発生させずに処理でき、しかも、処理物は長期間保管可能で、堆肥や土壌改良材の素材として好適な一次発酵品を調製することができる新規な高含水有機廃棄物の処理方法を提供することを目的（課題）とする。
本発明の高含水有機廃棄物の処理方法は、上記課題を下記構成により解決するものである。
液状の又は液状化させた高含水有機廃棄物（以下「液状有機物」という。）の処理方法であって、
針葉樹起源のものを３０％以上含む木質炭素資材に対して、微生物資材及び窒素資材を添加混合して初期炭素率（Ｃ／Ｎ比）を１００以上、かつ、当初水分３５〜５０％に調節した堆積培地体に、前記液状有機物を散布して、水分を５０〜８０％に調節するとともに、切り返しを行って、堆積培地体を最高発酵温度（中心部温度）が５５℃以上を示す状態に維持して一次発酵品を調製するに際して、
前記切り返しを、前記堆積培地体の底部側にスクリューを配して行なうとともに、
前記液状有機物の散布後、前記切り返し前に、針葉樹起源のものを３０％以上含む木質炭素資材を前記堆積培地体の表面に略覆うように散布する、ことを特徴とする。
針葉樹起源のものを３０％以上含む木質炭素資材に対して、微生物資材及び窒素資材を添加混合して初期炭素率（Ｃ／Ｎ比）を１００以上、かつ、当初水分３５〜５０％に調節した堆積培地体に、前記液状有機物を散布して、水分を５０〜８０％に調節するとともに、切り返しを行って、堆積培地体を最高発酵温度（中心部温度）が５５℃以上を示す状態に維持して一次発酵品を調製するに際して、
前記切り返しを、前記堆積培地体の底部側にスクリューを配して行なうとともに、
前記液状有機物の散布後、前記切り返し前に、針葉樹起源のものを３０％以上含む木質炭素資材を前記堆積培地体の表面に略覆うように散布する、ことを特徴とする。
木質炭素資材を主体とする堆積培地体に、液状有機物で水分を調節しながら、堆積培地体の最高発酵温度が５５℃以上を示す状態に維持することにより、異臭の原因となる腐敗がほとんど進行せず、かつ、発酵熱により水分を蒸発させることができる。このため、水分蒸発に大量のエネルギーを必要とせず、また、木質炭素資材が主体であるため、たとえ、異臭が発生しても、木質炭素資材に吸収される。
こうして調製した一次発酵品は、適宜、窒素資材等を添加する（炭素率が二次発酵に適した状態に達していない場合）ことにより、汎用の方法で二次発酵させて、堆肥とすることができる。また、他の土壌固化材に混ぜて、法面緑化材等の土壌改良材としても使用できる。
さらに、木質炭素資材は、森林から大量の発生する剪定枝のチップや、製材工場で発生するオガクズ等の産業廃棄物の有効利用につながり、本発明は、バイオマス循環にも多大に寄与する。
以下、本発明における高含水有機廃棄物の処理方法の望ましい形態について説明する。
本発明を処理対象物である高含水有機廃棄物には、前述の如く、蒸留酒廃液、アルコール発酵廃液のような液状物ばかりでなく、粉砕物としたとき液状となる野菜屑、魚粗、動物死骸等の動植物残渣も含まれるものである。
そして、本発明は、液状有機物（液状の又は液状化させた高含水有機廃棄物）を散布する堆積培地体は、木質炭素資材を、特に、針葉樹起源の木質炭素資材を含有させることに最大の特徴を有する。すなわち、従来の堆肥化する場合の堆積培地体とは異質のものである。すなわち、仕込み（初期）炭素率（Ｃ／Ｎ比）が、１００〜３００以上と、従来の、堆肥化における仕込み時の炭素率２５〜５０（望ましくは３０〜４０）を想定していない。また、木質炭素資材はセルロース、リグニンを含み分解が困難とされ、その中でも、針葉樹起源の木質炭素資材はリグニンをより多量に含み、より発酵分解が困難である。このため、針葉樹起源の炭素資材を多量に含む堆積培地体は、堆肥化に際して今まで試みられた例はない。
しかし、本発明者らは、針葉樹起源のものを主体とした堆積培地体（３０％以上、針葉樹の種類によっては１００％）であっても、適当な微生物資材（複合菌体）を使用するとともに、窒素資材を少量混合し、液状有機物で水分調節して、切り返しを頻繁に（例えば、1日１回平均）、行って空気と接触させれば、所定温度以上の発酵温度が維持でき、余分なエネルギーを使用せずに、水分蒸発と共に、一次発酵品の調製ができることを知見（発見）したものである。さらに、針葉樹起源の炭素質素材は、殺菌ないし滅菌作用があり、異臭の原因となる腐敗を抑制する作用も期待できる。
針葉樹起源の炭素資材としては、モミ、杉、松、ヒノキ等のチップ材（剪定枝）またはオガクズを使用する。これらは、通常、産業廃棄物として発生するため、バイオマスの有効利用につながる。なお、炭素資材として、広葉樹（剪定枝）のチップ材やオガクズ、さらには、水分調節用として、モミガラ、細断稲藁等を適宜使用できる。なお、チップ材は、長さ約５０mm以下で厚み５mm以下、さらには、長さ３０mm以下で厚み３mm以下のものが望ましい。チップ材が大きすぎると、発酵分解に時間がかかり、一次発酵品の用途が限定される。
ここで窒素資材とは、炭素率５０未満のもの、望ましくは炭素率２０以下のものをいい、例えば、コメヌカ（２２）、おから（１０．３）、油カス（５．６）、焼酎カス（８．１）等の植物性のものや、鶏糞（６）、牛糞（１５）、豚糞（８）等の畜糞を好適に使用できる。
なお、針葉樹バークは１７２、オガ屑は３４０〜１２５８である。アルコール廃液は、１９．４、野菜屑は、４３である。
上記微生物資材としては、培養可能な細菌、放線菌及び糸状菌を含む複合菌体が好ましい。針葉樹起源の炭素質に含まれるセルロースやリグニンの分解のために放線菌や糸状菌が効果的なためである。さらには、細菌は好気性菌、通性嫌気性菌、嫌気性菌の嫌気性菌と好気性菌の双方を含むものが望ましい。本発明では、好気性発酵とともに高含水下での嫌気性発酵も予定し、さらに、二次発酵の際してリグニン分解が主として嫌気性下で行われるためである。
複合菌体を構成する菌体には、細菌（光合成細菌、独立栄養細菌（水素酸化菌、イオウ酸化菌、鉄酸化菌、アンモニア酸化菌、亜硝酸酸化菌）、硫酸還元菌等）、放線菌、及び、糸状菌（カビ類）、酵母、キノコ菌、さらには酵素も含まれる。
複合菌体中に上記独立栄養菌を含ませることにより、異臭の原因となるアンモニア、メルカプタン、硫化水素、ブタノール等の分解が促進されて、異臭が抑制されるとともに、分解反応の平衡移動により分解が促進される。また、通常、種菌資材は、市販の微生物資材を使用してもよいが、一次・二次発酵処理品を調製後は、一次・二次発酵処理品を前記微生物資材の全部または大部分（７〜８割以上）として使用する。
複合菌体は、上記要件を満たす市販品又は自家調製品（一次・二次発酵処理品）のうちから、適宜、選択でき、また、上記各種菌を適宜混合して、調製してもよい。
ここで、炭素率の所望値は、高含水有機廃棄物の種類により異なるが、１００〜２００以上、さらには２５０以上が望ましい。炭素率が低すぎては、本発明の場合、一時的には、高含水状態となり、かつ、窒素分が多くなるため、異臭が発生するおそれがある。
炭素率の上限は、鶏糞、油粕、おから等の炭素率略２０以下の窒素資材が含まれており、発酵により最高発酵温度（中心部温度）が、５５℃以上、望ましくは６０℃以上の、更に望ましくは、７０℃以上の維持可能であれば、特に限定されない。炭素率が、余り高過ぎると、相対的に窒素量が少なくなり、発酵分解の進行が遅くなるため、通常、炭素率８００以下が望ましい。
発酵温度が、５５℃以上、望ましくは６０〜７０℃以上を示すことにより、水分の蒸発が促進されて、液状有機物の単位期間処理量を増大させることができるとともに、雑菌が死滅して、通常の保管環境では腐敗し難いものとなる。
また、当初水分（全量基準）の所望値は、液状有機物（高含水有機廃棄物）の種類により異なるが、３０〜５０％が、さらには４０〜５０％が望ましい。水分が低過ぎては、液状有機物の散布による発酵可能な状態の水分調節が困難となり、発酵分解が進行し難い。すなわち、木質炭素資材は、特に、チップは、水をはじき易く、発酵に必要な水分を堆積培地体が保持し難くなる。逆に高すぎては、液状有機物の一回当たりの処理能が小さくなる。
そして、本発明の処理方法は、上記のように調製した堆積培地体に、液状有機廃物を散布して、発酵に必要な水分に調節する。
ここで、発酵に必要な水分（全体量基準）とは、通常、５０〜８０％、望ましくは、６０〜７０％とする。木質炭素資材が多いため、通常の堆肥化の一次発酵に際しての水分５０〜６０％より多くても、腐敗が進行するようなことはない。
このとき、堆積培地体１２の形状は、通常の堆肥を製造する場合のように、底面円形又は矩形の山形でもよいが、図１に示すような山形断面を畦状にしたものを、複数列設けることが望ましい。
スクリュー式攪拌機１４が、図例のように、右ねじスクリュー１４ａと左ねじスクリュー１４ｂとを備え中央部へ寄せながら攪拌する自走式堆肥用切り返し機（コンポストターナー）を使用できるためである。具体的には、緑産株式会社から「コンポターンＲＴ３０００」の商品名で上市されているものが使用できる。この攪拌方式であると、攪拌に際して、底部両側から新鮮な空気が堆積培地体の中心部に向って導入され、発酵が促進され、水分や発酵反応で生成する炭酸ガスが上部へ円滑に揮散する（一点鎖線参照）。
また、散布は、焼酎廃液のような液状のものは、工場内で処理するときには、ピットから直接ポンプで、又は、工場外で処理するときには、タンクローリに移し替えタンクローリから散布する。野菜屑のような固形物の場合は、ミキサー機を通して粉砕して、液状化したものをポンプ等で散布する。
上記コンポストターナーを使用する場合は、畝状の堆積培地体１２は、例えば、底辺幅：３．５ｍ、高さ：１．５ｍで、コンポストターナーを運転可能な余裕を残して、敷地の大きさに合わせて一列又は複数列設置する。
なお、畝状の堆積培地体を設置する敷地的余裕がないときは、図２〜３に示すようなベルトコンベヤ式攪拌機（切り返し機）１６を備えた発酵槽ピット１７を用いて箱状の堆積培地体１２Ａを形成してもよい。該攪拌機１６は、無端ベルト１６ａの外側面に所定ピッチで攪拌羽根１６ｂが取付けられ、無端ベルト１６ａはベルト伝動１８により回転するようになっている。そして、攪拌機１６は、縦方向に移動する走行台車２０上に左右方向にする移動台車２２を介して左右・前後に移動可能に設置されている。なお、図例中、２４は走行レールであり、２６は昇降モータである。
この場合は、切り返し時にエアを培地山内へ曝気が困難なため、別に、床面に多数の曝気管２８を一面に設けるとともに、周壁にも曝気（図示せず）を適宜設ける。曝気管２８は、分配配管３０を介してブロアー３２と接続されている（図３参照）。
大きさは、例えば、幅：１５ｍ、長さ：４０ｍ、高さ：１〜１．５ｍとする。容量は、９００ｍ3となる。
そして、液状有機物の堆積培地体１２に対する１回当たり散布量は、前記発酵を維持可能な水分であれば、特に限定されないが、例えば、１００ｍ3当たり１〜４ｍ3（１〜４ｔ）とする。通常、底部から滲出しない量とするが、滲出する場合は、樋で受けて、循環散布してもよい。
この液状有機物の散布後、曝気（空気流入）を伴う切り返しを行うが、該切り返しの前に、培地山に表面に針葉樹起源の炭素資材で表面全面を覆うことが望ましい。
木質炭素資材（特に、針葉樹起源のものが主体の）で表面全面を覆った状態で切り返しを行うことにより、表層側が針葉樹炭素資材の比率が高くなり、表面が側における腐敗抑制・脱臭促進作用が増大して、異臭の発生がさらに抑制される。
そして、堆肥素材とする場合において、液状有機物に含まれる有機質の炭素率が高いときは、適宜、窒素資材を添加する。
こうして、調製した一次発酵品は、一次発酵における発熱により滅菌ないし殺菌され、腐敗し難く、また、針葉樹起源の木質炭素資材（腐敗菌に対する殺菌ないし滅菌作用を有する。）を含むため、異臭の発生もほとんどなく、長期保管可能である。
そして、この一次発酵品を二次発酵させて堆肥化する場合は、水分を通常の堆肥化の際における最適含水率５０〜６０％に調節しながら、１ケ月に1回程度切り返しを行い、培地山が昇温しなくなるまで続けて、二次発酵を完了して、完熟堆肥とする。
なお、土壌改良材（固化材）として使用するときは、高炉スラグ、フライアッシュ、パルプ灰、リサイクル石膏等の無機系産業廃棄物を適宜混ぜて、法面緑化材等の土壌改良材として使用可能である。
本発明を実施例に基づいて、更に、詳細に説明する。
以下に、一次発酵品を組成処方の一例を示す。
市販複合微生物資材 ０．１２５ｍ3
一次発酵品（複合微生物資材） ２５ｍ3
米ぬか １．７５ｍ3
発酵米ぬか（複合微生物資材）０．２５ｍ3
油粕 １ｍ3
乾燥鶏糞 ５ｍ3
針葉樹チップ（剪定枝） １００ｍ3
水分 ４０〜４５％
ここで、剪定枝チップ（オガクズの最小炭素率を引用：３４０）とし、微生物資材（複合菌体）は全て「１０」と仮定して、炭素率を求めると、約２６０となる。この数値は、通常の堆肥における一次発酵時の炭素率５０〜６０とは、異質の数字である。
一次発酵品（複合微生物資材） ２５ｍ3
米ぬか １．７５ｍ3
発酵米ぬか（複合微生物資材）０．２５ｍ3
油粕 １ｍ3
乾燥鶏糞 ５ｍ3
針葉樹チップ（剪定枝） １００ｍ3
水分 ４０〜４５％
ここで、剪定枝チップ（オガクズの最小炭素率を引用：３４０）とし、微生物資材（複合菌体）は全て「１０」と仮定して、炭素率を求めると、約２６０となる。この数値は、通常の堆肥における一次発酵時の炭素率５０〜６０とは、異質の数字である。
そして、上記組成で合計５０ｍ3の培地を用いて、表１に示すスキームに従って、焼酎廃液を散布しながら、一次発酵品を調製した。
そして、培地山における上中下の三箇所で温度を測定した。表１に示す温度測定結果から、本実施例の培地山は、発酵分解が進んでいることが分かる。すなわち、最高発酵温度（中心部温度）は、当初（１日目）から５５℃以上を、８日目以降は７０℃以上を維持して、良好な発酵が進んでいることが分かる。
１２、１２Ａ 堆積培地体
１４ スクリュー式攪拌機（切り返し機）
１６ ベルトコンベヤ式攪拌機（切り返し機）
１７ 発酵槽ピット
１４ スクリュー式攪拌機（切り返し機）
１６ ベルトコンベヤ式攪拌機（切り返し機）
１７ 発酵槽ピット
Claims (6)
- 液状の又は液状化させた高含水有機廃棄物（以下「液状有機物」という。）の処理方法であって、
針葉樹起源のものを３０％以上含む木質炭素資材に対して、微生物資材及び窒素資材を添加混合して初期炭素率（Ｃ／Ｎ比）を１００以上、かつ、当初水分３５〜５０％に調節した堆積培地体に、前記液状有機物を散布して、水分を５０〜８０％に調節するとともに、切り返しを行って、堆積培地体を最高発酵温度（中心部温度）が５５℃以上を示す状態に維持して一次発酵品を調製するに際して、
前記切り返しを、前記堆積培地体の底部側にスクリューを配して行なうとともに、
前記液状有機物の散布後、前記切り返し前に、針葉樹起源のものを３０％以上含む木質炭素資材を前記堆積培地体の表面に略覆うように散布する、ことを特徴とする高含水有機廃棄物の処理方法。 - 前記微生物資材が、少なくとも細菌、放線菌及び糸状菌を含む複合菌体であることを特徴とする請求項１記載の高含水有機廃棄物の処理方法。
- 前記液状有機物が蒸留酒廃液であることを特徴とする請求項１又は２記載の高含水有機廃棄物の処理方法。
- 前記液状有機物が生ゴミの粉砕物であることを特徴とする請求項１又は２記載の高含水有機廃棄物の処理方法。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の高含水有機廃棄物の処理方法で調製した一次発酵品を、さらに、窒素資材を添加混合して炭素率を調製して、二次発酵させて完熟させることを特徴とする堆肥の製造方法。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の高含水有機廃棄物の処理方法で調製した一次発酵品に土壌固化材を添加して土壌改良材とすることを特徴とする土壌改良材の製造方法。
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