JP5386112B2 - Organic waste treatment methods - Google Patents

Organic waste treatment methods Download PDF

Info

Publication number
JP5386112B2
JP5386112B2 JP2008135311A JP2008135311A JP5386112B2 JP 5386112 B2 JP5386112 B2 JP 5386112B2 JP 2008135311 A JP2008135311 A JP 2008135311A JP 2008135311 A JP2008135311 A JP 2008135311A JP 5386112 B2 JP5386112 B2 JP 5386112B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic waste
organic
ammonia
nitrogen compound
bacteria
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008135311A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009279534A (en
Inventor
利洋 帆秋
文 天石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taisei Corp filed Critical Taisei Corp
Priority to JP2008135311A priority Critical patent/JP5386112B2/en
Publication of JP2009279534A publication Critical patent/JP2009279534A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5386112B2 publication Critical patent/JP5386112B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Description

本発明は、有機性廃棄物の処理方法及びバイオガス製造方法、並びにそれらに適用する有機性廃棄物処理剤に関する。   The present invention relates to a method for treating organic waste, a method for producing biogas, and an organic waste treatment agent applied to them.

生ゴミ等のタンパク質を含む固形の有機性廃棄物をメタン発酵することによって、メタンガスを回収するとともに最終的な廃棄物量を低減するシステムが、循環型社会システムの形成に向けて実用化されつつある。メタン発酵は、メタノサルシナ属(以下、Methanosarcina属と表記する)等のメタン生成古細菌等によって進行するが、有機性廃棄物に含まれるタンパク質の分解に伴って生成されるアンモニアによって当該細菌を阻害するといった問題がある。そこで、有機性廃棄物に水を加えて当該細菌によるメタン発酵を阻害しない程度までアンモニア濃度を低下させる手法が考えられるが、有機性廃棄物の投入量に対し発酵処理量が大量になり、また発酵後に水処理施設が必要となるため、建設コスト、維持管理コストが高くなるという問題がある。 A system that recovers methane gas and reduces the amount of final waste by methane fermentation of solid organic waste containing protein such as garbage is being put into practical use for the formation of a recycling-oriented social system . Methane fermentation proceeds by methanogenic archaea such as the Methanosarcina genus (hereinafter referred to as Methanosarcina genus ), etc., but the bacteria are inhibited by the ammonia produced by the decomposition of proteins contained in organic waste. There is a problem. Therefore, a method of reducing the ammonia concentration to such an extent that water is added to organic waste and the methane fermentation by the bacteria is not hindered can be considered, but the amount of fermentation treatment becomes larger than the input amount of organic waste, and Since a water treatment facility is required after fermentation, there is a problem that the construction cost and the maintenance cost increase.

一方、メタン発酵の前処理として、超好熱嫌気性菌を用いて有機性廃棄物に含まれる有機物を分解する技術が特許文献1に開示されている。また、特許文献1には、有機物を分解する設備にアンモニア回収装置を付属させることも開示されている。しかし、特許文献1は、超好熱嫌気性菌を用いて有機性廃棄物を分解、可溶化するといった特徴が開示されているものの、当該超好熱嫌気性菌の具体例が何ら開示されていない。したがって、特許文献1に開示された技術において、超好熱嫌気性菌は有機性廃棄物を分解、可溶化する際にアンモニアを生成するのか否か不明である。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for decomposing organic matter contained in organic waste using a hyperthermophilic anaerobic bacterium as a pretreatment for methane fermentation. Patent Document 1 also discloses that an ammonia recovery device is attached to equipment for decomposing organic matter. However, Patent Document 1 discloses characteristics of decomposing and solubilizing organic waste using a hyperthermophilic anaerobic bacterium, but does not disclose any specific examples of the superthermophilic anaerobic bacterium. Absent. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, it is unclear whether the hyperthermophilic anaerobic bacteria produce ammonia when decomposing and solubilizing organic waste.

また、特許文献2には、有機性廃棄物を可溶化し、アンモニア及び水素を生成させ、生成したアンモニア及び水素を除去し、アンモニア及び水素が除去された可溶化有機性廃棄物をメタン発酵処理するといった技術が開示されている。特許文献2に開示された技術では、有機性廃棄物を可溶化するに際して56〜80℃の温度条件を採用しており、これによりアンモニアの生成速度を速めると行った特徴が開示されている。また、特許文献2に開示された技術では、この温度条件に見合った微生物を用いることが開示されている。   Patent Document 2 discloses that organic waste is solubilized to generate ammonia and hydrogen, the generated ammonia and hydrogen are removed, and the solubilized organic waste from which ammonia and hydrogen have been removed is subjected to methane fermentation treatment. The technique of doing is disclosed. In the technique disclosed in Patent Document 2, a temperature condition of 56 to 80 ° C. is adopted when solubilizing the organic waste, thereby disclosing a feature that is performed when the production rate of ammonia is increased. In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 discloses the use of microorganisms that meet this temperature condition.

しかしながら、特許文献1及び2のように、有機性廃棄物中のタンパク質等を分解させるためには、高温や高圧等の物理的、化学的処理を行わねばならず、別途装置の設置が必要となり、またランニングコスト面でもコスト高になるという問題があった。   However, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, in order to decompose proteins and the like in organic waste, physical and chemical treatments such as high temperature and high pressure must be performed, and it is necessary to install a separate device. There was also a problem that the running cost was high.

特開2003-326237号公報JP2003-326237A 特開2006-205017号公報JP 2006-205017 A

そこで、本発明は、上記問題を鑑み、有機性廃棄物に高濃度で含まれる有機窒素化合物中の窒素をアンモニアに転換することのできる有機性廃棄物の処理方法、バイオガス製造方法及び有機性廃棄物処理剤を提供することを目的としている。   Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a method for treating organic waste, a method for producing biogas, and an organic property capable of converting nitrogen in an organic nitrogen compound contained in organic waste at a high concentration into ammonia. The purpose is to provide a waste treatment agent.

上述した目的を達成するため、本発明者らが鋭意研究を行った結果、プロテアーゼを産生する腸内細菌培養物と有機性廃棄物とを接触させ、嫌気的環境下で処理することで、当該有機性廃棄物に含まれるタンパク質中の窒素を効率的にアンモニアに転換できる知見を得た。本願発明は、当該知見に基づき完成されたものであり、以下を包含する。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors conducted extensive research, and as a result, the intestinal bacterial culture producing protease and organic waste are brought into contact with each other and treated in an anaerobic environment. We have obtained knowledge that nitrogen in proteins contained in organic waste can be efficiently converted to ammonia. This invention is completed based on the said knowledge, and includes the following.

本願第1の発明は、プロテアーゼを産生する腸内細菌培養物を有機性廃棄物と接触させて、嫌気的環境下で該有機性廃棄物中の有機窒素化合物を分解する有機窒素化合物分解工程を含む有機性廃棄物の処理方法を提供する。本発明に係る有機性廃棄物の処理方法においては、プロテアーゼを産生し、かつアミノ酸やペプチドを炭素源かつエネルギー源として資化する嫌気性腸内細菌を使用することによって、有機性廃棄物に含まれるタンパク質成分をアミノ酸に分解し、同一の又は別の細菌により、そのアミノ酸を炭素源としてアンモニアを生成することができる。それ故、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法を用いることにより、その後のメタン発酵を行う工程において、メタン発酵の阻害要因の1つであるアンモニア成分の濃度を非常に低い状態で維持することができる。したがって、本発明に係る有機性廃棄物の処理方法によれば、メタン発酵を効率的に行うことができる。   The first invention of the present application includes an organic nitrogen compound decomposing step of bringing an intestinal bacterial culture producing protease into contact with organic waste and decomposing the organic nitrogen compound in the organic waste in an anaerobic environment. Provided is a method for treating organic waste. In the method for treating organic waste according to the present invention, anaerobic intestinal bacteria that produce protease and assimilate amino acids and peptides as carbon sources and energy sources are used. The protein component can be broken down into amino acids and ammonia can be produced by the same or different bacteria using the amino acids as carbon sources. Therefore, by using the organic waste processing method according to the present invention, the concentration of the ammonia component, which is one of the factors inhibiting methane fermentation, is maintained in a very low state in the subsequent methane fermentation process. be able to. Therefore, according to the organic waste processing method of the present invention, methane fermentation can be performed efficiently.

本願第2の発明は、プロテアーゼを産生する腸内細菌培養物を有機性廃棄物と接触させて、嫌気的環境下で該有機性廃棄物中の有機窒素化合物を分解する有機窒素化合物分解工程と、前記有機窒素化合物分解工程により生成されたアンモニア成分を分離するアンモニア分離工程と、前記アンモニア分離工程後の低窒素含有有機性廃棄物を原料としてメタン発酵を行うメタン発酵工程を含むバイオガス製造方法を提供する。   The second invention of the present application includes an organic nitrogen compound decomposing step of contacting an intestinal bacterial culture producing protease with organic waste, and decomposing the organic nitrogen compound in the organic waste under an anaerobic environment; A biogas production method comprising: an ammonia separation step for separating an ammonia component produced by the organic nitrogen compound decomposition step; and a methane fermentation step for performing methane fermentation using the low nitrogen-containing organic waste after the ammonia separation step as a raw material I will provide a.

本願第3の発明は、プロテアーゼを産生する腸内細菌を含む、有機性廃棄物中の有機窒素化合物を分解するための有機性廃棄物処理剤を提供する。本有機性廃棄物処理剤を上述した有機性廃棄物の処理方法及びバイオガスの製造方法において、有機窒素化合物分解工程で腸内細菌培養物として有機性廃棄物と接触させることにより、有機窒素化合物分解工程における有機性廃棄物中の有機窒素化合物の分解を効率的に行うことができる。   3rd invention of this application provides the organic waste processing agent for decomposing | disassembling the organic nitrogen compound in organic waste containing the enteric bacteria which produce protease. In the organic waste treatment method and biogas production method described above, the organic waste treatment agent is brought into contact with the organic waste as an intestinal bacterial culture in the organic nitrogen compound decomposition step. The organic nitrogen compound in the organic waste in the decomposition step can be efficiently decomposed.

また本発明によれば、上述した有機性廃棄物の処理方法と同様な技術思想として有機性廃棄物処理システムを提供することができる。すなわち、本発明に係る有機性廃棄物処理システムは、プロテアーゼを産生する腸内細菌により有機性廃棄物を処理する有機窒素化合物分解槽と、前記有機窒素化合物分解槽で処理された有機性廃棄物とアンモニア成分とを分離するアンモニア分離装置と、上記アンモニア分離装置により処理した後の低窒素含有有機性廃棄物を原料としてメタン発酵を行うメタン発酵槽とを備えていてもよい。   Moreover, according to this invention, an organic waste processing system can be provided as the technical idea similar to the organic waste processing method mentioned above. That is, the organic waste treatment system according to the present invention includes an organic nitrogen compound decomposition tank that treats organic waste by intestinal bacteria that produce protease, and an organic waste treated in the organic nitrogen compound decomposition tank. An ammonia separation device that separates the ammonia component from the ammonia component, and a methane fermentation tank that performs methane fermentation using the low nitrogen-containing organic waste treated by the ammonia separation device as a raw material.

さらに、本発明によれば、上述した有機性廃棄物処理システムに更に、上記メタン発酵槽で生成されたメタンを主成分とするバイオガスを回収して蓄積するバイオガス貯留槽を備えるバイオガス製造システムを提供することができる。   Furthermore, according to the present invention, the organic waste treatment system described above further includes a biogas storage tank that collects and accumulates biogas mainly composed of methane generated in the methane fermentation tank. A system can be provided.

さらにまた、本発明によれば、上述した有機性廃棄物処理剤の調製方法を提供することができる。   Furthermore, according to this invention, the preparation method of the organic waste processing agent mentioned above can be provided.

本発明の有機性廃棄物処理方法によれば、有機性廃棄物中の窒素を効率的にアンモニアに転換することができる。また、本発明のバイオガス製造方法によれば、有機性廃棄物を用いてメタン発酵を行うに際して、メタン発酵を安定的に行うことができる。それにより、有機性廃棄物を利用して効率よくメタンガスを主成分としたバイオガスを製造することができる。さらに、本発明の有機性廃棄物処理剤によれば、窒素酸化物を分解する腸内細菌培養物を提供することができる。   According to the organic waste treatment method of the present invention, nitrogen in the organic waste can be efficiently converted to ammonia. Moreover, according to the biogas production method of the present invention, methane fermentation can be stably performed when methane fermentation is performed using organic waste. Thereby, the biogas which has methane gas as a main component can be efficiently manufactured using organic waste. Furthermore, according to the organic waste treatment agent of the present invention, an intestinal bacterial culture capable of decomposing nitrogen oxides can be provided.

<実施形態1>
本発明の一の実施形態は、プロテアーゼを産生する腸内細菌培養物を有機性廃棄物と接触させて、嫌気的環境下で該有機性廃棄物中の有機窒素化合物を分解する有機窒素化合物分解工程を含む有機性廃棄物の処理方法である。そこで、本発明を適用した有機性廃棄物処理システムを例に挙げ、以下、図面を参照して、本実施形態を詳細に説明する。
<Embodiment 1>
One embodiment of the present invention is an organic nitrogen compound decomposition in which an enteric bacterial culture producing protease is contacted with organic waste, and the organic nitrogen compound in the organic waste is decomposed in an anaerobic environment. It is the processing method of the organic waste including a process. Thus, an organic waste treatment system to which the present invention is applied is taken as an example, and the present embodiment will be described in detail below with reference to the drawings.

図1は、本実施形態を適用した有機性廃棄物処理システムにおけるシステムフローの一例である。図1に示す有機性廃棄物処理システムは、有機窒素化合物分解槽1と、アンモニア分離装置2及びメタン発酵槽3とを備えている。このうち、本実施形態は有機窒素化合物分解槽1に適用される。そこで、以下、有機窒素化合物分解槽1について詳細に説明する。なお、本実施形態ではアンモニア分離装置2及びメタン発酵槽3は、必須の構成ではない。例えば、有機性廃棄物の処理において当該有機性廃棄物中の有機窒素化合物の分解のみを目的とする場合には、アンモニア分離装置2及びメタン発酵槽3は、必要としない。これらは、実施形態2で必要な構成要素である。したがって、アンモニア分離装置(2)及びメタン発酵槽3については、実施形態2で詳述する。   FIG. 1 is an example of a system flow in an organic waste treatment system to which the present embodiment is applied. The organic waste treatment system shown in FIG. 1 includes an organic nitrogen compound decomposition tank 1, an ammonia separation device 2, and a methane fermentation tank 3. Among these, this embodiment is applied to the organic nitrogen compound decomposition tank 1. Therefore, the organic nitrogen compound decomposition tank 1 will be described in detail below. In this embodiment, the ammonia separation device 2 and the methane fermentation tank 3 are not essential components. For example, in the treatment of organic waste, when only the decomposition of the organic nitrogen compound in the organic waste is intended, the ammonia separation device 2 and the methane fermentation tank 3 are not necessary. These are necessary components in the second embodiment. Therefore, the ammonia separation device (2) and the methane fermentation tank 3 will be described in detail in Embodiment 2.

(有機窒素化合物分解槽)
「有機窒素化合物分解槽1」とは、プロテアーゼを産生する腸内細菌培養物を有機性廃棄物と接触させて、嫌気的環境下で該有機性廃棄物中の有機窒素化合物を分解する有機窒素化合物分解工程を実行するための槽である。すなわち、本有機窒素化合物分解槽1では、有機性廃棄物中の有機窒素化合物が、腸内細菌の代謝によってアミノ酸へと分解され、さらにアミノ酸は同一の腸内細菌又は他の微生物によって、アンモニアへと転換される。
(Organic nitrogen compound decomposition tank)
“Organic nitrogen compound decomposition tank 1” refers to an organic nitrogen that decomposes an organic nitrogen compound in an organic waste in an anaerobic environment by bringing the intestinal bacterial culture producing protease into contact with the organic waste. It is a tank for performing a compound decomposition process. That is, in the organic nitrogen compound decomposition tank 1, the organic nitrogen compound in the organic waste is decomposed into amino acids by metabolism of enteric bacteria, and the amino acids are further converted into ammonia by the same enteric bacteria or other microorganisms. Is converted.

「腸内細菌」とは、主として生物の消化管内、特に腸内に生息する細菌群である。本発明における腸内細菌は、上記腸内細菌のうち、プロテアーゼを産生する能力を有する嫌気性細菌(偏性嫌気性細菌及び通性嫌気性細菌を含む)を言う。中でも、10〜60℃の温度範囲内で培養可能な前記細菌が好ましい。このような腸内細菌であれば、特に限定されることなく本発明で使用することができる。例えば、バシラレス目(以下Bacillalesと表記する)及び/又はクロストリディアレス目(以下Clostridialesと表記する)のようなグラム陽性細菌門(以下Firmicutesとする)等に属する細菌等が挙げられる。さらに、具体的に例示するとエンテロコッカス属(以下Entercoccus属と表記する)ペプトストレプトコッカス属(以下Peptostreptococcus属と表記する)カトニア属(以下Catonia属と表記する)ウェイセラ属(以下Weissella属と表記する)クロストリジウム属(以下Clostridium属と表記する)及びティシエレラ属(以下Tissierella属と表記する)に属する細菌等が挙げられる。より具体的には、(1)配列番号1で示す塩基配列と同一の配列、又は好ましくは94%以上、より好ましくは96%以上、より一層好ましくは98%以上の配列相同性を有する16S rRNAで特定されるEntercoccus属に属する細菌、(2)配列番号2で示す塩基配列と同一の配列、又は好ましくは94%以上、より好ましくは96%以上、より一層好ましくは98%以上の配列相同性を有する16S rRNAで特定されるPeptostreptococcus属に属する細菌、(3)配列番号3で示す塩基配列と同一の配列、又は好ましくは90%以上、より好ましくは94%以上、より一層好ましくは96%以上、さらに好ましくは98%以上の配列相同性を有する16S rRNAで特定されるCatonia属に属する細菌、(4)配列番号4で示す塩基配列と同一の配列、又は好ましくは94%以上、より好ましくは96%以上、より一層好ましくは98%以上の配列相同性を有する16S rRNAで特定されるWeissella属に属する細菌、(5)配列番号5で示す塩基配列と同一の配列、又は好ましくは94%以上、より好ましくは96%以上、より一層好ましくは98%以上の配列相同性を有する16S rRNAで特定されるClostridium属に属する細菌、(6)配列番号6で示す塩基配列と同一の配列、又は好ましくは94%以上、より好ましくは96%以上、より一層好ましくは98%以上の配列相同性を有する16S rRNAで特定されるClostridium属に属する細菌、(7)配列番号7で示す塩基配列と同一の配列、又は好ましくは94%以上、より好ましくは96%以上、より一層好ましくは98%以上の配列相同性を有する16S rRNAで特定されるTissierella属に属する細菌が挙げられる。前記各配列の16S rRNAを有する細菌種の具体的な例として、前記(1)についてはエンテロコッカス タイランディクス993株(Entercoccus thailandicus strain 993E.アクイマリヌス基準株(E. aquimarinus type strain(DSM:No.17690, CCUG:No.51308)、E.ドゥランス基準株(E. durans type strain(DSM:No.20633, ATCC:No.19432)、E.ファエシウム基準株(E. faecium type strain(DSM:No.20477, ATCC:No.19434)若しくはE.フォエニクリコラ基準株(E. phoeniculicola type strain(DSM:No.14726, ATCC:No.BAA-412)、前記(2)についてはペプトストレプトコッカス ストマティスW2278株(Peptostreptococcus stomatis strain W2278(DSM:No.17678, CCUG:No. 51858)、前記(3)についてはカトニア バルネサエ(Catonia barnesae(DSM:No.3244, ATCC:No.49795)、前記(4)についてはウェイセラ キバリアNRIC 0136株(Weissella cibaria NRIC 0136若しくはW.キバリア基準株(W. cibaria type strain(DSM:No.15878, CCUG:No.41967)、前記(5)についてはクロストリジウム ソルデルリイHT5株(Clostridium sordellii strain HT5若しくはC.ソルデルリイ基準株(C. sordellii type strain(DSM:No.2141, ATCC:No.9714)、及び前記(6)についてはクロストリジウム ノビイNT株(Clostridium novyi NT若しくはC.ノビイ基準株(C. novyi type strain(DSM:No.14992, ATCC:No.17861)等が挙げられる。 “Intestinal bacteria” are a group of bacteria that mainly live in the digestive tract of organisms, particularly in the intestines. Intestinal bacteria in the present invention refer to anaerobic bacteria (including obligate anaerobic bacteria and facultative anaerobic bacteria) having the ability to produce protease among the above enteric bacteria. Among them, the bacterium that can be cultured in a temperature range of 10 to 60 ° C. is preferable. Any such enteric bacterium can be used in the present invention without any particular limitation. For example, (referred to as less Bacillales) Bashiraresu th and / or Clostridia less th (hereinafter referred to as Clostridiales) (a Firmicutes below) Gram-positive bacteria Gate as bacteria such as belonging to the like. Further, specific examples (denoted as Entercoccus genus less) Enterococcus, (referred to as less Peptostreptococcus spp) Peptostreptococcus, (referred to as less Catonia genus) Katonia genus Weisera genus (hereinafter Weissella sp denoted And bacteria belonging to the genus Clostridium (hereinafter referred to as Clostridium ) and Tissierella (hereinafter referred to as Tissierella ) . More specifically, (1) 16S rRNA having the same sequence as the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1, or preferably 94% or more, more preferably 96% or more, and even more preferably 98% or more. (2) a sequence identical to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2, or preferably 94% or more, more preferably 96% or more, and even more preferably 98% or more. A bacterium belonging to the genus Peptostreptococcus identified by 16S rRNA having (3) a sequence identical to the base sequence represented by SEQ ID NO: 3, or preferably 90% or more, more preferably 94% or more, and even more preferably 96% or more More preferably, a bacterium belonging to the genus Catonia specified by 16S rRNA having a sequence homology of 98% or more, (4) a sequence identical to the base sequence shown by SEQ ID NO: 4, or preferably 94% or more, more preferably More than 96%, even more Preferably, a bacterium belonging to the genus Weissella identified by 16S rRNA having a sequence homology of 98% or more, (5) a sequence identical to the base sequence shown by SEQ ID NO: 5, or preferably 94% or more, more preferably 96% More preferably, a bacterium belonging to the genus Clostridium identified by 16S rRNA having a sequence homology of 98% or more, (6) a sequence identical to the base sequence shown in SEQ ID NO: 6, or preferably 94% or more, more Preferably, bacteria belonging to the genus Clostridium identified by 16S rRNA having sequence homology of 96% or more, more preferably 98% or more, (7) the same sequence as the base sequence shown in SEQ ID NO: 7, or preferably 94 Examples include bacteria belonging to the genus Tissierella identified by 16S rRNA having a sequence homology of at least%, more preferably at least 96%, even more preferably at least 98%. Examples Specific examples of bacterial species with 16S rRNA of each sequence, the Enterococcus tie Randy box 993 strain for (1) (Entercoccus thailandicus strain 993 ), E. Akuimarinusu reference strain (E. aquimarinus type strain) (DSM : No.17690, CCUG: No.51308), E. Duransu the type strain (E. durans type strain) (DSM : No.20633, ATCC: No.19432), E. faecium type strain (E. faecium type strain) ( DSM: No.20477, ATCC: No.19434) or E. Foenikurikora reference strain (E. phoeniculicola type strain) (DSM : No.14726, ATCC: No.BAA-412), Peptostreptococcus for the (2) strike Mathis W2278 strain (Peptostreptococcus stomatis strain W2278) (DSM : No.17678, CCUG:. No 51858), Katonia Barunesae (Catonia barnesae) for the (3) (DSM: No.3244, ATCC: No.49795), For (4) above, Weisera Kivaria NRIC 0136 ( Weis sella cibaria NRIC 0136) or W. Kibaria reference strain (W. cibaria type strain) (DSM : No.15878, CCUG: No.41967), the Clostridium Soruderurii HT5 strain for (5) (Clostridium sordellii strain HT5 ) or C. Soruderurii reference strain (C. sordellii type strain) (DSM: No.2141, ATCC: No.9714), and Clostridium novyi NT strain (Clostridium novyi NT for the (6)) or C. novyi type strain (C. novyi type strain) (DSM : No .14992, ATCC: No. 17861).

本発明で用いられる腸内細菌は、いずれか1種類を単独で使用してもよいし、複数種類を組み合わせて同時に又は連続的に使用することができる。また、前記「生物」は、脊椎動物又は無脊椎動物を問わない。しかしながら、本発明で用いられる腸内細菌を自然界から採取する場合には脊椎動物が好ましい。脊椎動物の腸内細菌は、高有機物負荷環境下においても適応でき、有機性廃棄物のような高有機物負荷環境下で使用する際に好都合だからである。家畜(例えば、ウシ、ブタ、ヒツジ、ニワトリ)や魚類は、腸を含む内臓の入手が容易なことからより好ましい。中でも魚類は、上記で列挙した全ての腸内細菌を調製しやすいことから特に好ましい。   Any one of the enterobacteria used in the present invention may be used alone, or a plurality of enterobacteria may be used simultaneously or continuously in combination. The “living organism” may be a vertebrate or an invertebrate. However, vertebrates are preferred when the intestinal bacteria used in the present invention are collected from nature. This is because vertebrate intestinal bacteria can be adapted even under a high organic load environment, and are convenient for use under a high organic load environment such as organic waste. Domestic animals (for example, cows, pigs, sheep, chickens) and fish are more preferable because of the availability of internal organs including the intestines. Among them, fish is particularly preferable because it makes it easy to prepare all the intestinal bacteria listed above.

「腸内細菌培養物」とは、本発明で用いられる腸内細菌を培養した産物をいう。腸内細菌培養物の詳細及び調製法については、実施形態3において詳述するので、ここではその説明を省略する。   The “intestinal bacterial culture” refers to a product obtained by culturing the enteric bacteria used in the present invention. Details of the intestinal bacterial culture and the preparation method will be described in detail in Embodiment 3, and the description thereof is omitted here.

本発明で「接触」とは、腸内細菌培養物を有機性廃棄物と物理的に触れ合わせることをいう。接触方法は、前記接触を達成できる方法であれば、特に限定はしない。例えば、接触順序としては、腸内細菌培養物を有機性廃棄物中に投入すること、腸内細菌培養物に有機性廃棄物を投入すること、又は腸内細菌培養物と有機性廃棄物とを同時に混合することも含む。接触形態は、腸内細菌培養物側であれば、例えば、培養液のような液体状態、又は菌塊からなるペレットのような固体状態であってもよい。また、有機性廃棄物側であれば、例えば、生ゴミを粉砕若しくは破砕した固体状態、多量の水分を含有する半流動状態、液体状態、又はそれらの混合状態のいずれであってもよい。腸内細菌培養物を又はその逆に有機性廃棄物を、分解処理中の腸内細菌培養物と有機性廃棄物の混合物に追加的に添加することもできる。このような追加的添加は、有機窒素化合物分解工程において、有機性廃棄物の分解を制御する上でも便利である。   In the present invention, “contacting” refers to physically contacting the intestinal bacterial culture with organic waste. The contact method is not particularly limited as long as the contact can be achieved. For example, the contacting sequence may include intestinal bacterial culture being introduced into organic waste, organic waste being introduced into intestinal bacterial culture, or enteric bacterial culture and organic waste. Are also mixed at the same time. The contact form may be, for example, a liquid state such as a culture solution or a solid state such as a pellet made of a bacterial mass as long as it is on the intestinal bacterial culture side. On the organic waste side, any of a solid state obtained by pulverizing or crushing garbage, a semi-fluid state containing a large amount of water, a liquid state, or a mixed state thereof may be used. Intestinal bacterial cultures or vice versa, organic waste can also be added to the mixture of enteric bacterial culture and organic waste during the degradation process. Such additional addition is also convenient for controlling the decomposition of organic waste in the organic nitrogen compound decomposition step.

接触に用いる腸内細菌培養物の量は、有機性廃棄物の種類、有機性廃棄物に含まれる有機窒素化合物の量により変動する。一般に、有機性廃棄物中には、在来の様々な細菌が存在する。それ故、有機性廃棄物中の有機窒素化合物を効率的に分解し、アンモニアを発生させるためには、これらの在来の細菌の活性を抑制し得る量の腸内細菌培養物を用いることが好ましい。例えば、有機性廃棄物中の細菌フローラに占める本発明の腸内細菌の占有率が、少なくとも40%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上となるように用いるとよい。   The amount of intestinal bacterial culture used for contact varies depending on the type of organic waste and the amount of organic nitrogen compound contained in the organic waste. In general, there are various conventional bacteria in organic waste. Therefore, in order to efficiently decompose organic nitrogen compounds in organic waste and generate ammonia, it is necessary to use an amount of intestinal bacterial culture that can suppress the activity of these native bacteria. preferable. For example, the occupancy rate of the intestinal bacteria of the present invention in the bacterial flora in the organic waste may be at least 40% or more, preferably 60% or more, more preferably 80% or more.

「嫌気的」とは、酸素のない状態、又は酸素含有量の極めて低い状態をいう。本工程は嫌気的環境下で行われる。これは、本発明で用いられる腸内細菌が嫌気性細菌だからである。すなわち、使用する腸内細菌が酸素存在下で生存及び増殖のできない偏性嫌気性細菌の場合は、有機窒素化合物分解槽内を「嫌気的環境」にする必要がある。また、使用する腸内細菌が酸素存在下で生存可能な通性嫌気性細菌の場合であっても、有機窒素化合物分解槽内を嫌気的環境にすることで、有機性廃棄物中に存在する好気性細菌の増殖及び活性を抑制することができるからである。本工程において「嫌気的環境」は、例えば、有機窒素化合物分解槽における気相部分を除去すること、又は気相部分を、酸素を含まない気体(例えば、窒素ガス)で置換することによって達成できる。ガスを置換する方法は、ガス交換技術として当該分野では周知慣用の技術である。   “Anaerobic” refers to a state where there is no oxygen or a state where the oxygen content is extremely low. This process is performed in an anaerobic environment. This is because the intestinal bacteria used in the present invention are anaerobic bacteria. That is, when the enteric bacterium used is an obligate anaerobic bacterium that cannot survive and grow in the presence of oxygen, it is necessary to make the inside of the organic nitrogen compound decomposition tank an “anaerobic environment”. Even if the enteric bacterium used is a facultative anaerobic bacterium that can survive in the presence of oxygen, it is present in organic waste by making the organic nitrogen compound decomposition tank an anaerobic environment. This is because the growth and activity of aerobic bacteria can be suppressed. In this step, the “anaerobic environment” can be achieved, for example, by removing the gas phase portion in the organic nitrogen compound decomposition tank or by replacing the gas phase portion with a gas not containing oxygen (for example, nitrogen gas). . The method of replacing the gas is a commonly used technique in the art as a gas exchange technique.

本発明の「有機性廃棄物」とは、有機窒素化合物を含有する有機物を含む廃棄物をいう。具体例としては、特に限定されないが、水産加工廃棄物、漁業系廃棄物、生ごみ、都市下水汚泥、食品廃棄物、家畜糞尿及び下水余剰汚泥等を挙げることができる。本発明に係る有機性廃棄物としては、水産加工工場、漁港、食品工場及び各種工場等から排出された状態のものを使用することができる。また、本発明に係る有機性廃棄物は、本発明に係る有機性廃棄物処理システムに適用する前に水分含量を調節するような前処理、所望の大きさまで粉砕するような前処理等を適宜行ったものであってもよい。   The “organic waste” of the present invention refers to a waste containing an organic substance containing an organic nitrogen compound. Specific examples include, but are not limited to, fishery processing waste, fishery waste, garbage, municipal sewage sludge, food waste, livestock manure, and excess sewage sludge. As the organic waste according to the present invention, those discharged from a fish processing factory, fishing port, food factory and various factories can be used. In addition, the organic waste according to the present invention is appropriately subjected to pretreatment such as adjusting the moisture content, pretreatment such as pulverization to a desired size, etc. before applying to the organic waste treatment system according to the present invention. It may have been done.

本発明の「有機窒素化合物」とは、アミノ基を有する有機化合物をいう。例えば、タンパク質、その分解物、ペプチド又はアミノ酸が該当する。本実施形態では、有機性廃棄物中に含まれるタンパク質やペプチドが、プロテアーゼを産生する本発明の腸内細菌によってアミノ酸へと分解され、さらにアミノ酸は同一の腸内細菌又は他の微生物によって、有機酸及びアンモニアへと転換される。これらの反応を利用して、有機性廃棄物中の有機窒素化合物を分解することを目的としている。   The “organic nitrogen compound” in the present invention refers to an organic compound having an amino group. For example, protein, its degradation product, peptide or amino acid is applicable. In this embodiment, proteins and peptides contained in organic waste are decomposed into amino acids by the intestinal bacteria of the present invention that produce protease, and the amino acids are organically decomposed by the same enteric bacteria or other microorganisms. Converted to acid and ammonia. The purpose is to decompose organic nitrogen compounds in organic waste by utilizing these reactions.

本発明に係る有機性廃棄物処理システムでは、有機窒素化合物分解槽1は、その内部温度が、腸内細菌由来のプロテアーゼによるタンパク質分解活性の至適温度範囲及び/又は至適pHとなるように制御することが好ましい。例えば、上記で例示した腸内細菌を使用する場合、有機窒素化合物分解槽1の内部は、10℃〜60℃、好ましくは20℃〜60℃、より好ましくは20℃〜40℃、さらに好ましくは25℃〜35℃の温度範囲となるように制御する。前記温度は、本発明で用いる腸内細菌の至適培養温度でもある。また、pHについても初期設定時、すなわち腸内細菌培養物と有機性廃棄物との接触開始時の有機窒素化合物分解増1内のpHが好ましくは、pH6.0〜pH9.0、より好ましくはpH6.5〜pH8.0、さらに好ましくはpH7.0〜pH7.5の範囲となるように制御する。   In the organic waste treatment system according to the present invention, the organic nitrogen compound decomposition tank 1 has an internal temperature within the optimum temperature range and / or optimum pH of the proteolytic activity by proteases derived from enteric bacteria. It is preferable to control. For example, when the enteric bacteria exemplified above are used, the inside of the organic nitrogen compound decomposition tank 1 is 10 ° C to 60 ° C, preferably 20 ° C to 60 ° C, more preferably 20 ° C to 40 ° C, and still more preferably. The temperature is controlled in the range of 25 ° C to 35 ° C. The temperature is also the optimum culture temperature for the enteric bacteria used in the present invention. Also, the pH within the organic nitrogen compound decomposition increase 1 at the initial setting, that is, at the start of contact between the intestinal bacterial culture and the organic waste, is preferably pH 6.0 to pH 9.0, more preferably It is controlled to be in the range of pH 6.5 to pH 8.0, more preferably pH 7.0 to pH 7.5.

本発明における有機窒素化合物分解工程の至適温度範囲は、上記のように、ほぼ常温範囲内にあり得る。また、有機窒素化合物等の分解に伴う分解熱や発酵熱を利用することもできる。したがって、通常は、特段の加熱制御を行わずとも至適温度を維持することが可能である。もちろん、必要に応じて、加熱を行ってもよい。その場合の、有機窒素化合物分解槽1の温度制御の方法や手段としては、特に限定されない。例えば、メタン発酵槽(3)を有する場合には、当該メタン発酵槽3で生成されたメタンガスをコージェネ利用する際ら得られる熱を利用したり、本発明に係る有機性廃棄物処理システムから最終的に排出される残査を処理するための溶融炉や燃焼室並びにボイラーからの熱を利用することができる。なお、これら溶融炉や燃焼室並びにボイラーについては、図1に示していないが、これら施設は本発明に係る有機性廃棄物処理システムに併設することができる。すなわち、本発明に係る有機性廃棄物処理システムは、これら溶融炉や燃焼室並びにボイラーを含むものであっても良い。また、分解熱により、逆に有機性廃棄物の温度が至適温度範囲を超える場合には、後述の攪拌手段によって放熱させたり、又は必要に応じて有機窒素化合物分解槽1内に水やバッファを加えて冷却することもできる。   As described above, the optimum temperature range of the organic nitrogen compound decomposition step in the present invention may be substantially within the normal temperature range. Moreover, the heat of decomposition accompanying the decomposition | disassembly of organic nitrogen compounds etc. and the heat of fermentation can also be utilized. Therefore, it is usually possible to maintain the optimum temperature without performing special heating control. Of course, you may heat as needed. In this case, the temperature control method and means of the organic nitrogen compound decomposition tank 1 are not particularly limited. For example, in the case of having a methane fermentation tank (3), the heat obtained when the methane gas generated in the methane fermentation tank 3 is used for cogeneration or the final treatment from the organic waste treatment system according to the present invention is used. The heat from the melting furnace, the combustion chamber and the boiler for treating the residual waste can be utilized. Although these melting furnaces, combustion chambers, and boilers are not shown in FIG. 1, these facilities can be attached to the organic waste treatment system according to the present invention. That is, the organic waste treatment system according to the present invention may include these melting furnaces, combustion chambers, and boilers. On the other hand, when the temperature of the organic waste exceeds the optimum temperature range due to the decomposition heat, heat is dissipated by a stirring means described later, or water or a buffer is contained in the organic nitrogen compound decomposition tank 1 as necessary. It is also possible to cool by adding.

有機窒素化合物分解槽1のpH制御の方法や手段は、当該分野では周知の技術であり、特に限定されない。例えば、有機窒素化合物分解増1内が所定のpHよりも酸性側に傾いている場合には、水酸化ナトリウム溶液等を加えて調整することができる。   The pH control method and means of the organic nitrogen compound decomposition tank 1 are well-known techniques in the art and are not particularly limited. For example, when the inside of the organic nitrogen compound decomposition increase 1 is inclined to the acidic side from a predetermined pH, it can be adjusted by adding a sodium hydroxide solution or the like.

有機窒素化合物分解槽1は、攪拌手段を有していてもよい。攪拌により、槽内の腸内細菌と有機性廃棄物との接触率が高まり、有機窒素化合物の分解効率が高めることができる(すなわち、アンモニアの発生速度を速めることができる)。攪拌手段は、槽内物質を攪拌できる手段であれば、特に限定はしない。例えば、攪拌羽を有し、その回転により攪拌を行う攪拌装置の他、有機窒素化合物分解槽1自体を振とう若しくは回転する攪拌装置が挙げられる。   The organic nitrogen compound decomposition tank 1 may have a stirring means. By stirring, the contact rate between the enteric bacteria in the tank and the organic waste is increased, and the decomposition efficiency of the organic nitrogen compound can be increased (that is, the generation rate of ammonia can be increased). The stirring means is not particularly limited as long as it can stir the substance in the tank. For example, in addition to a stirring device that has stirring blades and performs stirring by rotation thereof, a stirring device that shakes or rotates the organic nitrogen compound decomposition tank 1 itself may be mentioned.

有機窒素化合物分解槽1における処理時間については、有機性廃棄物の種類、有機窒素化合物含有量、用いる腸内細菌培養物の量、処理温度等の様々な要素によって変化する。したがって、処理時間は、当業者が各要素に応じて適宜定めればよい。本発明では、有機性廃棄物中の窒素の約40%、より好ましくは約60%、特に好ましくは約80%がアンモニア転換されるまで処理することが好ましい。これは、本工程後に、引き続きメタン発酵工程を行う場合、メタン発酵を効率的に行うことができるからである。   The treatment time in the organic nitrogen compound decomposition tank 1 varies depending on various factors such as the type of organic waste, the content of organic nitrogen compound, the amount of intestinal bacterial culture used, the treatment temperature, and the like. Accordingly, the processing time may be appropriately determined by those skilled in the art according to each element. In the present invention, it is preferable to treat until about 40%, more preferably about 60%, particularly preferably about 80% of nitrogen in the organic waste is converted to ammonia. This is because methane fermentation can be efficiently performed when the methane fermentation process is subsequently performed after this process.

以上、説明したように本発明の有機窒素化合物分解槽1によれば、腸内細菌由来のプロテアーゼによって有機性廃棄物に含まれるタンパク質成分がアミノ酸或いはペプチドに分解される。生成したアミノ酸或いはペプチドは腸内細菌によって資化され、脂肪酸及びアンモニアが生成される。言い換えると、有機窒素化合物分解槽1によれば、有機性廃棄物中の窒素含有量を大幅に低減させることができる。   As described above, according to the organic nitrogen compound decomposition tank 1 of the present invention, protein components contained in organic waste are decomposed into amino acids or peptides by proteases derived from intestinal bacteria. The produced amino acid or peptide is assimilated by intestinal bacteria to produce fatty acid and ammonia. In other words, according to the organic nitrogen compound decomposition tank 1, the nitrogen content in the organic waste can be significantly reduced.

また、本発明の有機性廃棄物の処理方法によれば、有機窒素化合物分解工程を常温若しくはそれに近い温度で行うことができる。したがって、本発明の有機性廃棄物の処理方法を用いれば、高温、高圧等の物理的又は化学的な処理を行うための特殊な装置の設置の必要がなく、ランニングコストを抑えることも可能となる。   Moreover, according to the organic waste processing method of the present invention, the organic nitrogen compound decomposition step can be performed at or near room temperature. Therefore, if the organic waste processing method of the present invention is used, it is not necessary to install a special device for performing physical or chemical processing such as high temperature and high pressure, and it is possible to reduce running costs. Become.

有機窒素化合物分解槽1における処理を終了した時点で、高濃度のアンモニアを含む低窒素含有有機性廃棄物中の細菌フローラに占める本発明の腸内細菌の占有率が、少なくとも40%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上あれば、高濃度のアンモニアを含む低窒素含有有機性廃棄物を次工程に全量送らず、一部を種菌として残し、ここに新たな有機性廃棄物を加えて、有機窒素化合物分解工程を実施してもよい。   When the treatment in the organic nitrogen compound decomposition tank 1 is finished, the occupation ratio of the intestinal bacteria of the present invention in the bacterial flora in the low nitrogen-containing organic waste containing high concentration of ammonia is preferably at least 40% or more, preferably If 60% or more, more preferably 80% or more, low-nitrogen-containing organic waste containing a high concentration of ammonia is not sent to the next process, leaving a part as a seed fungus. May be added to perform the organic nitrogen compound decomposition step.

<実施形態2>
本発明の他の実施形態は、プロテアーゼを産生する腸内細菌培養物を有機性廃棄物と接触させて、嫌気的環境下で該有機性廃棄物中の有機窒素化合物を分解する有機窒素化合物分解工程と、前記有機窒素化合物分解工程により生成されたアンモニア成分を分離するアンモニア分離工程と、前記アンモニア分離工程後の低窒素含有有機性廃棄物を原料としてメタン発酵を行うメタン発酵工程を含むバイオガス製造方法である。そこで、本発明を適用したバイオガス製造システムを例に挙げ、以下、図面を参照して、本実施形態を詳細に説明する。
<Embodiment 2>
Another embodiment of the present invention is an organic nitrogen compound decomposition in which an enteric bacterial culture producing protease is contacted with organic waste, and the organic nitrogen compound in the organic waste is decomposed in an anaerobic environment. A biogas including a process, an ammonia separation process for separating an ammonia component produced by the organic nitrogen compound decomposition process, and a methane fermentation process for performing methane fermentation using a low nitrogen-containing organic waste after the ammonia separation process as a raw material It is a manufacturing method. Therefore, a biogas production system to which the present invention is applied is taken as an example, and the present embodiment will be described in detail below with reference to the drawings.

実施形態1の説明で用いた図1は、同時に本実施形態を適用したバイオガス製造システムにおけるシステムフローの一例ともなり得る。図1に示すバイオガス製造システムは、有機窒素化合物分解槽1と、アンモニア分離装置2及びメタン発酵槽3とを備えている。また、図1では記載していないが、メタン発酵槽3におけるメタン発酵によって生成されたメタンを主成分とするバイオガスを回収し、蓄積するメタン貯留槽を備えることもできる。このうち、有機窒素化合物分解槽1の構成は、前記実施形態1と同じであるためその説明は省略する。ここでは、本実施形態における他の必須の構成である、アンモニア分離装置2及びメタン発酵槽3、及び付加的構成であるメタン貯留槽について説明する。   1 used in the description of the first embodiment can be an example of a system flow in the biogas production system to which the present embodiment is applied at the same time. The biogas production system shown in FIG. 1 includes an organic nitrogen compound decomposition tank 1, an ammonia separation device 2, and a methane fermentation tank 3. Moreover, although not described in FIG. 1, it is also possible to provide a methane storage tank that collects and accumulates biogas mainly composed of methane produced by methane fermentation in the methane fermentation tank 3. Among these, since the structure of the organic nitrogen compound decomposition tank 1 is the same as the said Embodiment 1, the description is abbreviate | omitted. Here, the ammonia separation device 2 and the methane fermentation tank 3, which are other essential configurations in the present embodiment, and the methane storage tank which is an additional configuration will be described.

(アンモニア分離装置)
「アンモニア分離装置」2は、前記有機窒素化合物分解槽1で生成されたアンモニア成分と低窒素含有有機性廃棄物とを分離する工程を実行するための装置である。言い換えると、本発明に係る有機性廃棄物処理システムでは、メタン発酵槽3に供給する低窒素含有有機性廃棄物として、タンパク質に含まれる窒素をアンモニアとして除去した低窒素含有有機性廃棄物を準備することができる。
(Ammonia separator)
The “ammonia separation device” 2 is a device for executing a step of separating the ammonia component generated in the organic nitrogen compound decomposition tank 1 and the low-nitrogen-containing organic waste. In other words, in the organic waste treatment system according to the present invention, as the low nitrogen-containing organic waste supplied to the methane fermentation tank 3, a low nitrogen-containing organic waste obtained by removing nitrogen contained in protein as ammonia is prepared. can do.

「アンモニア成分」とは、有機窒素化合物分解槽1において本発明で用いられる腸内細菌の代謝作用により発生したアンモニア、及びその誘導体をいう。   The “ammonia component” refers to ammonia generated by the metabolic action of enteric bacteria used in the present invention in the organic nitrogen compound decomposition tank 1 and derivatives thereof.

有機性廃棄物とアンモニア成分とを除去する方法及び手段としては、何ら限定されず、従来公知の方法及び装置を適用することができる。例えば、アンモニアストリッピング法、担体に吸着させる方法、化学反応を利用してアンモニアを窒素に転換する方法等を挙げることができる。本発明に係る有機性廃棄物処理システムにおいて、アンモニア分離装置2とは、これらの方法を適用して有機性廃棄物とアンモニアとを分離する装置である。   The method and means for removing the organic waste and the ammonia component are not limited at all, and conventionally known methods and apparatuses can be applied. For example, an ammonia stripping method, a method of adsorbing on a carrier, a method of converting ammonia to nitrogen using a chemical reaction, and the like can be mentioned. In the organic waste treatment system according to the present invention, the ammonia separation device 2 is a device for separating organic waste and ammonia by applying these methods.

アンモニアストリッピング法を適用したアンモニア分離装置2としては、有機窒素化合物分解槽1による処理後の有機性廃棄物のpHをアルカリ側に調整する手段と、その後、スチームや空気等のガスを供給する手段とを備えている。有機性廃棄物に含まれるアンモニウムイオンは、pHをアルカリ側に調整することでアンモニアに転換され、ガスにより気相へと排出される。このようにしてアンモニア分離装置2によれば、有機性廃棄物に含まれるアンモニア成分を分離することができる。なお、アンモニア分離装置2は、分離した後のアンモニアを回収する回収装置を備えていても良い。   As the ammonia separation device 2 to which the ammonia stripping method is applied, a means for adjusting the pH of the organic waste after the treatment in the organic nitrogen compound decomposition tank 1 to the alkali side, and then a gas such as steam or air is supplied. Means. Ammonium ions contained in the organic waste are converted to ammonia by adjusting the pH to the alkali side and discharged into the gas phase by gas. Thus, according to the ammonia separation device 2, the ammonia component contained in the organic waste can be separated. The ammonia separation device 2 may include a recovery device that recovers the ammonia after the separation.

以上のようにして、有機性廃棄物とアンモニアとを分離することができ、その結果、処理対象の有機性廃棄物の窒素含有量を大幅に低減させることができる。   As described above, the organic waste and ammonia can be separated, and as a result, the nitrogen content of the organic waste to be treated can be greatly reduced.

(メタン発酵槽)
「メタン発酵槽」3は、アンモニア分離装置2で処理した後の低窒素含有有機性廃棄物を原料としてメタン発酵を行う工程を実行するため槽である。
(Methane fermentation tank)
The “methane fermentation tank” 3 is a tank for executing a process of performing methane fermentation using the low nitrogen-containing organic waste after being processed by the ammonia separator 2 as a raw material.

メタン発酵槽3に供給される有機性廃棄物には、上述した一連の工程を経ることによって腸内細菌がタンパク質成分から生成した低級脂肪酸が含まれている。有機性廃棄物に含まれる低級脂肪酸は、そのままメタン生成微生物によってメタン発酵の基質として利用されるか、又は他の微生物の基質として利用されメタン生成微生物によるメタン発酵の基質に変換される。メタン生成微生物は、水素及びギ酸を基質とするもの、或いは酢酸を基質とするものが知られている。したがって、メタン発酵の基質としては、水素、ギ酸及び酢酸を挙げることができる。   The organic waste supplied to the methane fermentation tank 3 contains lower fatty acids produced by intestinal bacteria from protein components through the series of steps described above. The lower fatty acid contained in the organic waste is used as it is as a substrate for methane fermentation by the methanogenic microorganism, or is used as a substrate for other microorganisms and converted into a substrate for methane fermentation by the methanogenic microorganism. Known methanogenic microorganisms are those using hydrogen and formic acid as substrates, or those using acetic acid as substrates. Thus, hydrogen, formic acid and acetic acid can be mentioned as substrates for methane fermentation.

ここで、メタン生成微生物としては、メタン発酵能を有する微生物であれば特に限定されず、例えば、メタノバクテリウム属(Methanobacterium属に属する細菌や、メタノブレビバクター属(Methanobrevibacter属に属する細菌、メタノコッカス属(Methanococcus属に属する細菌、メタノミクロビウム属(Methanomicrobium属に属する細菌、メタノゲニウム属(Methanogenium属に属する細菌、メタノスピリルム属(Methanospirillum属に属する細菌、Methanosarcina属に属する細菌(酢酸資化性メタン生成古細菌)、メタノサエタ属(Methanosaeta属に属する細菌(酢酸資化性メタン生成古細菌)等を挙げることができる。本発明に係る有機性廃棄物処理システムにおいては、これらメタン生成微生物のいずれを単独で使用しても良いし、複数種類を組み合わせて使用しても良い。 Here, the methanogens, if a microorganism having a methane fermentation ability is not particularly limited, for example, bacteria and belonging to Methanobacterium genus (Methanobacterium sp), bacteria belonging to the meta knob Levi genus (Methanobrevibacter sp), Bacteria belonging to the genus Methanococcus (genus Methanococcus ) , bacteria belonging to the genus Methanomicrobium (genus Methanomicrobium ) , bacteria belonging to the genus Methanogenium ( genus Methanogenium ) , bacteria belonging to the genus Methanospirillum ( genus Methanospirillum ) , bacteria belonging to the genus Methanosarcina ( And acetic acid-assimilating methane-producing archaea) and bacteria belonging to the genus Methanosaeta (genus Methanosaeta ) (acetic acid-assimilating methane-producing archaea). In the organic waste treatment system according to the present invention, any of these methanogenic microorganisms may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

また、メタン発酵槽3は、これらメタン生成微生物以外の微生物が生育していても良い。例えば、有機性廃棄物に含まれる低級脂肪酸を、メタン生成微生物によるメタン発酵の基質として利用しうる物質へと代謝するような微生物がメタン発酵槽3内で生育していても良い。   Moreover, in the methane fermentation tank 3, microorganisms other than these methanogenic microorganisms may be growing. For example, a microorganism that metabolizes the lower fatty acid contained in the organic waste into a substance that can be used as a substrate for methane fermentation by the methanogenic microorganism may be grown in the methane fermentation tank 3.

本発明に係る有機性廃棄物処理システムにおいては、上述した一連の工程によって有機性廃棄物の窒素含有量が大幅に低減されているため、メタン生成微生物を阻害する要因となるアンモニアの生成が大幅に低減されることになる。このため、メタン生成微生物によるメタン発酵は、安定的に且つ効率的に進行することとなる。   In the organic waste treatment system according to the present invention, the nitrogen content of the organic waste is greatly reduced by the above-described series of steps, so that the generation of ammonia that is a factor that inhibits the methane-producing microorganisms is greatly increased. Will be reduced. For this reason, methane fermentation by the methane-producing microorganisms proceeds stably and efficiently.

(メタン貯留槽)
本発明に係るバイオガス製造システムにおいては、メタン発酵槽3で発生したメタンガスを主成分とするバイオガスを回収しておくメタン貯留槽を備えていても良い。回収したバイオガスは、石油の代替品として広く利用することができる。例えば、バイオガスをCompressed Natural Gas(CNG)として利用して、CNGを燃料とする自動車エンジン等の内燃機関に利用することができる。また、回収されたバイオガスは、熱と電気を同時に供給することができる熱電併給システム(コージェネレーションシステム)の燃料として利用することもできる。
(Methane storage tank)
The biogas production system according to the present invention may include a methane storage tank for collecting biogas mainly composed of methane gas generated in the methane fermentation tank 3. The recovered biogas can be widely used as a substitute for petroleum. For example, biogas can be used as a compressed natural gas (CNG) and used for an internal combustion engine such as an automobile engine using CNG as fuel. The recovered biogas can also be used as fuel for a combined heat and power system (cogeneration system) that can supply heat and electricity simultaneously.

以上、説明したように、本発明に係るバイオガス製造システムは、有機性廃棄物を初期原料としてメタン発酵を安定的且つ高効率で行うことができるため、有機性廃棄物を有効に利用した循環型社会のインフラストラクチャーとして利用することが期待される。なお、本発明に係る有機性廃棄物処理システムは、図1に示したように有機窒素化合物分解槽(1)、アンモニア分離装置2及びメタン発酵槽3を備える構成に限定されるものではない。上述した腸内細菌によるプロテアーゼ処理、生成したアンモニアと有機性廃棄物との分離及びメタン発酵を全て同一の槽内で行うこともできる。また、有機窒素化合物分解槽1、アンモニア分離装置2及びメタン発酵槽3は、それぞれ異なる場所に設置されていても良い。   As described above, since the biogas production system according to the present invention can stably and efficiently perform methane fermentation using organic waste as an initial raw material, circulation using organic waste effectively It is expected to be used as a social infrastructure. In addition, the organic waste processing system which concerns on this invention is not limited to the structure provided with the organic nitrogen compound decomposition tank (1), the ammonia separation apparatus 2, and the methane fermentation tank 3 as shown in FIG. The protease treatment by the intestinal bacteria described above, separation of the generated ammonia and organic waste, and methane fermentation can all be performed in the same tank. Moreover, the organic nitrogen compound decomposition tank 1, the ammonia separation apparatus 2, and the methane fermentation tank 3 may be installed in different places, respectively.

<実施形態3>
本発明の他の実施形態は、プロテアーゼを産生する腸内細菌を含む、有機性廃棄物中の有機窒素化合物を分解するための有機性廃棄物処理剤である。
<Embodiment 3>
Another embodiment of the present invention is an organic waste treatment agent for decomposing organic nitrogen compounds in organic waste, including intestinal bacteria that produce protease.

本実施形態の有機性廃棄物処理剤は、前記実施形態1又は実施形態2で用いられる腸内細菌培養物と同義である。すなわち、「有機性廃棄物処理剤」とは、前記腸内細菌培養物と同様に、本発明で用いられる実施形態1に記載した腸内細菌を培養した産物をいう。ここでいう「産物」とは、主として腸内細菌をいうが、腸内細菌の培養によって生じた酵素、生理活性物質及び/又は代謝産物、並びに/或いは培地を含んでいてもよい。それ以外にも有機窒素酸化物のアンモニア転換に寄与しない他の細菌等を含むことができる。ただし、有機性廃棄物処理剤における細菌フローラは、本発明で用いられる腸内細菌が優占状態にある必要がある。腸内細菌培養物は、腸内細菌の少なくとも20%以上、好ましくは40%以上、より好ましくは60%以上、さらにより好ましくは80%以上が生存状態にあれば、その形態は特に問わない。例えば、液体状態、半流動状態、固体状態、又はそれらの組み合わせとすることができる。液体状態としては、例えば、培地を含む培養液そのもの、又は一旦培養した腸内細菌を遠心等により培地から分離した後、適当なバッファ中に再懸濁した懸濁液が挙げられる。半流動状態としては、腸内細菌をゲル状物質(例えば、増粘性多糖類)に混在させたものが挙げられる。さらに、固体状態としては、腸内細菌を炭等の多孔質材に付着させたものの他、おがくずや繊維(例えば、紙や布)に付着させたものが挙げられる。あるいは、液体状態や半固体状態の腸内細菌培養物を、生分解可能なカプセル等にパッケージした状態とすることもできる。   The organic waste treatment agent of this embodiment is synonymous with the intestinal bacterial culture used in Embodiment 1 or Embodiment 2. That is, the “organic waste treatment agent” refers to a product obtained by culturing the intestinal bacteria described in Embodiment 1 used in the present invention, like the intestinal bacteria culture. The term “product” as used herein mainly refers to enterobacteria, but may contain enzymes, physiologically active substances and / or metabolites produced by intestinal bacteria culture, and / or a medium. In addition, other bacteria that do not contribute to ammonia conversion of organic nitrogen oxides can be included. However, the bacterial flora in the organic waste treatment agent requires that the intestinal bacteria used in the present invention be in a dominant state. The form of the enteric bacteria culture is not particularly limited as long as at least 20%, preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and even more preferably 80% or more of the enteric bacteria are in a living state. For example, it can be in a liquid state, a semi-fluid state, a solid state, or a combination thereof. Examples of the liquid state include a culture solution containing a medium itself, or a suspension obtained by separating intestinal bacteria once cultured from the medium by centrifugation or the like and then resuspending them in an appropriate buffer. Examples of the semi-fluid state include a mixture of enteric bacteria in a gel substance (for example, a thickening polysaccharide). Further, examples of the solid state include those in which enteric bacteria are adhered to a porous material such as charcoal, and those that are adhered to sawdust and fibers (for example, paper and cloth). Alternatively, a liquid or semi-solid intestinal bacterial culture can be packaged in a biodegradable capsule or the like.

腸内細菌は、自然界から、又はメーカー若しくは寄託研究機関から入手することができる。メーカー若しくは寄託研究機関で純粋培養された腸内細菌を用いる場合は、前述のように単一種で用いてもよいし、複数種を、例えば、表2に記載した比率で混合して用いることもできる。最も簡便な入手方法は、家畜や魚類等の腸から採取する方法である。   Enterobacteria can be obtained from nature or from manufacturers or deposited research institutions. When using enterobacteria purely cultured at a manufacturer or a depository research institution, it may be used as a single species as described above, or a plurality of species may be mixed and used at a ratio described in Table 2, for example. it can. The simplest method for obtaining is to collect from the intestines of livestock and fish.

有機性廃棄物処理剤、すなわち腸内細菌培養物の調製は、適当な培地に本発明の腸内細菌を播種した後、所定の時間、所定の条件で培養することで達成できる。「培地」は、本発明の腸内細菌が増殖可能であれば、その種類や組成は特に限定しない。例えば、GAM培地(日水製薬)のような当該分野で公知の培地を使用することができる。又は、天然培地(例えば、内臓をミル若しくはフードプロセッサ等を用いて破砕したもの)を使用してもよい。「所定の時間」は、本発明で用いられる腸内細菌が十分量増殖するのに必要な時間である。通常は、培養開始後に本発明の腸内細菌が対数期又は定常期に達するまでの時間をいう。本時間は、培養する腸内細菌の種類、播種菌数、培養条件(例えば、温度、pH、攪拌の有無等)の諸要件により変化する。それ故、所定の時間は、これらの条件に基づき当業者に周知の技術によって測定し、適宜決定すればよい。また「所定の条件」は、本発明で用いられる腸内細菌を優先的に培養するための培養条件である。例えば、前記のように、嫌気的環境下、10〜60℃の温度範囲、及び初期設定でpH6.0〜pH9.0のpH範囲等が該当する。一例として、本発明の有機性廃棄物処理剤の簡便な調製方法を以下で説明する。まず、家畜や魚類等から採取された腸内細菌を含む腸若しくはその腸を含む内臓を破砕する。これにより本発明で用いられる腸内細菌と天然培地を同時に入手し、かつ調製することができるので便利である。次に、前記内臓破砕物をリアクター内に投入し、気相部を窒素ガスで置換し、嫌気的環境に置く。続いて、約pH7.0に調整し、25℃〜40℃で1〜2週間攪拌しながら培養する。培養後、この培養液を本発明の有機性廃棄物処理剤として用いてもよいし、遠心後、液体部分を除いた沈殿物(ペレット)を有機性廃棄物処理剤として用いることもできる。   The preparation of the organic waste treatment agent, that is, the intestinal bacterial culture, can be achieved by inoculating the enteric bacteria of the present invention in a suitable medium and then culturing them under predetermined conditions for a predetermined time. The type and composition of the “medium” is not particularly limited as long as the intestinal bacteria of the present invention can grow. For example, a medium known in the art such as GAM medium (Nissui Pharmaceutical) can be used. Alternatively, a natural medium (for example, a viscera obtained by crushing a viscera using a mill or a food processor) may be used. The “predetermined time” is a time required for a sufficient amount of the intestinal bacteria used in the present invention to grow. Usually, it means the time until the enteric bacterium of the present invention reaches the logarithmic or stationary phase after the start of culture. This time varies depending on various requirements such as the type of intestinal bacteria to be cultured, the number of inoculated bacteria, and culture conditions (eg, temperature, pH, presence / absence of stirring). Therefore, the predetermined time may be appropriately determined by measuring by a technique well known to those skilled in the art based on these conditions. Further, the “predetermined condition” is a culture condition for preferentially culturing the intestinal bacteria used in the present invention. For example, as described above, a temperature range of 10 to 60 ° C. in an anaerobic environment and a pH range of pH 6.0 to pH 9.0 by default are applicable. As an example, a simple method for preparing the organic waste treatment agent of the present invention will be described below. First, the intestine containing intestinal bacteria collected from livestock, fish and the like or the internal organs containing the intestine are crushed. This is convenient because the enteric bacteria and natural medium used in the present invention can be obtained and prepared at the same time. Next, the visceral crushed material is put into the reactor, the gas phase portion is replaced with nitrogen gas, and placed in an anaerobic environment. Then, it adjusts to about pH7.0 and culture | cultivates, stirring for 1 to 2 weeks at 25 to 40 degreeC. After culturing, this culture solution may be used as the organic waste treatment agent of the present invention, or after centrifugation, a precipitate (pellet) excluding the liquid part may be used as the organic waste treatment agent.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, the technical scope of this invention is not limited to a following example.

<実施例1>
(目的)魚類の内臓由来の腸内細菌によるタンパク質分解及びアンモニア生成の効果、混合比等を検証する。
<Example 1>
(Purpose) To verify the effects of proteolysis and ammonia production by intestinal bacteria derived from fish viscera, mixing ratio, etc.

(材料)
・腸内細菌:天然の魚類の腸内細菌を用いた。スーパー(マルエツ)の魚売り場から入手した魚類の残渣のうち主に腸を含む内臓部分を選別したものをミートミルサーでミンチ化して用いた。
・有機性廃棄物:一般食堂から出た残飯(生ゴミ)をフードプロセッサで粉砕したものを用いた。
(material)
Enterobacteria: Natural fish enterobacteria were used. The fish residue obtained from the supermarket (Maruetsu) was selected from the visceral portion including mainly the intestines and minced with a meat mill.
・ Organic waste: The left rice (raw garbage) from the general canteen was crushed with a food processor.

(方法)前記腸内細菌(魚類残渣)と有機性廃棄物とを全量50gになるように、それぞれ10:0(魚類残渣100%:ベースコントロール)、8:2(魚類残渣80%)、6:4(魚類残渣60%)、4:6(魚類残渣40%)、0:10(魚類残渣0%:ネガティブコントロール)の割合で混合し、37℃で3日間放置(初期pH調整なし)。各混合液から0、1、2、3日目に分析用試料をサンプリングした。各日のNH4-N濃度を測定し、NH4-N生成量及びNH4-N転換率を算出した。 (Method) 10: 0 (100% fish residue: base control), 8: 2 (80% fish residue), 6% so that the total amount of intestinal bacteria (fish residues) and organic waste is 50g, 6 : 4 (60% fish residue), 4: 6 (40% fish residue), 0:10 (0% fish residue: negative control) and mixed at 37 ° C for 3 days (no initial pH adjustment). Samples for analysis were sampled on the 0, 1, 2, and 3 days from each mixture. The NH 4 —N concentration of each day was measured, and the amount of NH 4 —N produced and the NH 4 —N conversion rate were calculated.

(結果)結果を図2、及び表1に示す。図2aは各混合液におけるNH4-N濃度(ppm)を、図2bは各混合液におけるNH4-N転換率をそれぞれ示している。また、表1はNH4-N生成量を示している。図2a、2b及び表2から、腸内細菌(魚類残渣)を80%で混合したときのNH4-N転換率が最も高かったことから、以降の実験では、腸内細菌培養物と有機性廃棄物との混合比を8:2で行うこととした。 (Results) The results are shown in FIG. Fig. 2a shows the NH 4 -N concentration (ppm) in each mixed solution, and Fig. 2b shows the NH 4 -N conversion rate in each mixed solution. Table 1 shows the amount of NH 4 -N produced. From FIGS. 2a and 2b and Table 2, the NH 4 —N conversion rate was highest when intestinal bacteria (fish residues) were mixed at 80%. The mixing ratio with waste was decided to be 8: 2.

Figure 0005386112
Figure 0005386112

<実施例2>
(目的)魚類の内臓由来の腸内細菌培養物によるタンパク質分解及びアンモニア生成の効果を連続実験により検証する。
<Example 2>
(Purpose) To verify the effects of proteolysis and ammonia production by intestinal bacterial cultures derived from fish viscera through continuous experiments.

(材料)
・腸内細菌培養物:スーパーの魚売り場から入手した魚類の残渣のうち主に腸を含む内臓部分を選別したものをミートミルサーでミンチ化した。それをリアクターに8L投入し、気相部分を窒素ガスで交換した後、37℃で撹拌しながら培養した。13日後、培養液中のアンモニア濃度が高濃度で安定したため、この培養液を腸内細菌培養物とした。なお、リアクターは、容積が12Lで、縦方向に撹拌羽を1ヶ内蔵しており、これを実験期間中10rpmの一定速度で連続回転させた。
・有機性廃棄物:一般食堂から出た残飯(生ゴミ)をフードプロセッサで粉砕したものを用いた。
(material)
Enterobacteriaceae culture: A fish residue obtained from a supermarket was selected from the visceral portion mainly containing the intestine and minced with meat miller. 8 L was charged into the reactor, the gas phase was exchanged with nitrogen gas, and then cultured at 37 ° C. with stirring. After 13 days, since the ammonia concentration in the culture broth became stable at a high concentration, this broth was used as an intestinal bacterial culture. The reactor had a volume of 12 L and had one stirring blade in the vertical direction, and this was continuously rotated at a constant speed of 10 rpm during the experiment.
・ Organic waste: The left rice (raw garbage) from the general canteen was crushed with a food processor.

(方法)13日間培養した8Lの腸内細菌培養物に、有機性廃棄物である生ごみを0.2kg混合した。その後、連続して16日間、毎日0.2kgの有機性廃棄物分解産物(腸内細菌培養物と有機性廃棄物の反応物)を抜き取り、新規に生ゴミ0.2kg投入し、各日(腸内細菌培養物調製期間の13日間を含む)のNH4-N生成量、T-N、NH4-N転換率を算出した。なお、4日目にリアクター内ガス蓄積により内容物が溢れ出てしまったため、4日目以降は、容積を7Lに変更した。COD容積負荷は、混合0日目〜4日目で11.6CODcr−kg/m3・day、混合4日目〜16日目で13.2 CODcr−kg/m3・dayである。 (Method) 0.2 kg of organic waste food waste was mixed with 8 L of intestinal bacterial culture cultured for 13 days. Thereafter, 0.2 kg of organic waste decomposition products (reaction product of intestinal bacterial culture and organic waste) are withdrawn every day for 16 consecutive days. NH 4 -N production amount, TN, and NH 4 -N conversion rate (including 13 days of the bacterial culture preparation period) were calculated. In addition, since the contents overflowed due to gas accumulation in the reactor on the fourth day, the volume was changed to 7 L from the fourth day. The COD volumetric load is 11.6 CODcr-kg / m 3 · day from day 0 to day 4 of mixing, and 13.2 CODcr-kg / m 3 · day from day 4 to day 16 of mixing.

(結果)結果を図3に示す。魚類内臓に天然に生息していた腸内細菌を魚内臓を培地として13日間培養することによって魚内臓タンパク質由来の窒素を70%以上アンモニア態窒素に転換することができた。また、この培養液を本発明の腸内細菌培養物として、処理すべき有機性廃棄物(生ゴミ)投入後も60%以上の高いアンモニア転換率を維持できることがわかった。   (Results) The results are shown in FIG. Nitrogen derived from fish visceral protein could be converted to ammonia nitrogen by 70% or more by culturing intestinal bacteria naturally inhabiting the fish viscera for 13 days using the fish viscera as a medium. It was also found that this culture broth can be used as the intestinal bacterial culture of the present invention, and a high ammonia conversion rate of 60% or more can be maintained even after the organic waste (raw garbage) to be treated is charged.

<実施例3>
(目的)魚類の内臓由来の腸内細菌のタンパク質分解における至適温度を検証する。
<Example 3>
(Purpose) To verify the optimal temperature for proteolysis of intestinal bacteria derived from the internal organs of fish.

(方法)複数の魚類の内臓をミンチ化し、混合した後、10mol/lのNaOHでpH7.0に調整した。それを7本のバイアルに分注し、N2ガスを挿入後、密栓して、バイアル内部を嫌気状態とした。培養温度は、それぞれ30、35、40、45、50、55、及び60℃に設定して、7日間培養を行い、NH4-N生成量と転換率を算出した。 (Method) The internal organs of a plurality of fish were minced and mixed, and then adjusted to pH 7.0 with 10 mol / l NaOH. It was dispensed into 7 vials, N 2 gas was inserted, and the vial was sealed to make the inside of the vial anaerobic. The culture temperature was set to 30, 35, 40, 45, 50, 55, and 60 ° C., respectively, and the cells were cultured for 7 days, and the amount of NH 4 —N produced and the conversion rate were calculated.

(結果)結果を図4に示す。7日間の培養では30℃でNH4-N転換率が最も高く、33%に達していた。したがって、魚類の内臓由来の腸内細菌を用いた場合、初期pH7.0では至適培養温度は、約25℃〜35℃であることが明らかとなった。 (Results) The results are shown in FIG. In the 7-day culture, NH 4 —N conversion was highest at 30 ° C., reaching 33%. Therefore, when intestinal bacteria derived from the viscera of fish were used, it was revealed that the optimum culture temperature was about 25 ° C. to 35 ° C. at an initial pH of 7.0.

<実施例4>
(目的)魚類の内臓由来の腸内細菌のタンパク質分解における至適pHを検証する。
<Example 4>
(Purpose) To verify the optimum pH for proteolysis of enteric bacteria derived from the internal organs of fish.

(方法)複数の魚類の内臓をミンチ化し、混合した後、10mol/lのNaOHでpHを7.0、7.5、8.0、8.5、9.0に調整した。それらをバイアルに分注し、N2ガスを挿入後、密栓して、バイアル内部を嫌気状態とした。培養温度は37℃に設定して7日間培養を行い、NH4-N生成量と転換率を算出した。なお、pH無調整のものも同様に作製し、培養を行った。 (Method) The viscera of a plurality of fish were minced and mixed, and then adjusted to pH 7.0, 7.5, 8.0, 8.5, and 9.0 with 10 mol / l NaOH. They were dispensed into vials, N 2 gas was inserted and sealed, and the inside of the vial was made anaerobic. The culture temperature was set to 37 ° C. and the cells were cultured for 7 days, and the amount of NH 4 —N produced and the conversion rate were calculated. A non-pH adjusted one was also prepared and cultured.

(結果)結果を図5に示す。7日間の培養では、初期設定時pH6.9〜7.5でNH4-N転換率が35%と最も高く、魚類の内臓由来の腸内細菌を用いた場合、培養温度37℃では至適pHは、約pH6.9〜7.5であることが明らかとなった。 (Results) The results are shown in FIG. In the culture for 7 days, the NH 4 -N conversion rate is the highest at 35% at pH 6.9 to 7.5 at the initial setting, and the optimal pH is 37 ° C when the intestinal bacteria derived from the internal organs of fish are used. The pH was about 6.9-7.5.

<実施例5>
(目的)有機窒素化合物分解能を有する本発明で使用される腸内細菌を同定するため、実施例2の腸内細菌培養物中に優占する細菌を同定した。
<Example 5>
(Objective) In order to identify the intestinal bacteria used in the present invention having the ability to decompose organic nitrogen compounds, the dominant bacteria in the intestinal bacterial culture of Example 2 were identified.

(方法)実施例2の腸内細菌培養物の調製開始後5日目の培養液を一部採取し、遠心して沈殿物を回収した後、公知技術に基づいてDNA抽出を行った。続いて、細菌の16S rRNA遺伝子を標的としたPCRをEUB10FとUNIV1490Rのプライマーを用いて行い、クローニングに供した。約50のクローニング産物についてシークエンス解析を行い、配列相同性から細菌種を同定した。なお、実施例2より、この腸内細菌培養物中に生息する腸内細菌は、魚類内臓タンパク質由来の窒素を70%以上アンモニア態窒素に転換することが可能な、すなわち、プロテーアーゼを産生し、その後分解されたアミノ酸をアンモニアに転換できる細菌であることが立証されている。   (Method) A part of the culture solution on the 5th day after the start of preparation of the intestinal bacterial culture of Example 2 was collected, and the precipitate was collected by centrifugation, followed by DNA extraction based on a known technique. Subsequently, PCR targeting the bacterial 16S rRNA gene was performed using primers of EUB10F and UNIV1490R and subjected to cloning. About 50 cloning products were sequenced and bacterial species were identified from sequence homology. In addition, from Example 2, the intestinal bacteria that inhabit the intestinal bacterial culture can convert 70% or more of fish visceral protein-derived nitrogen into ammonia nitrogen, that is, produce protease. It has proven to be a bacterium that can subsequently convert degraded amino acids to ammonia.

(結果)表2に結果を示す。魚類の内臓を培養することによって種菌中にはBacillales、ClostridialesなどのFirmicutesに属する細菌が優占化していることが確認された。   (Results) Table 2 shows the results. By culturing the internal organs of fish, it was confirmed that bacteria belonging to Firmicutes such as Bacillales and Closridiales predominate in the inoculum.

Figure 0005386112
Figure 0005386112

本発明を適用した有機性廃棄物処理システムにおけるシステムフローの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the system flow in the organic waste processing system to which this invention is applied. 腸内細菌培養物と有機性廃棄物との混合液におけるNH4-N濃度(ppm)を示す特性図である。It is a characteristic diagram showing the NH 4 -N concentration (ppm) in a mixture of enteric bacteria culture and organic waste. 腸内細菌培養物と有機性廃棄物との混合液におけるNH4-N転換率(%)を示す特性図である。Is a characteristic diagram showing NH 4 -N conversion in the mixed solution of enteric bacteria culture and organic waste (%). 魚類の内臓由来の腸内細菌培養物によるタンパク質分解及びアンモニア生成の効果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the effect of the proteolysis and ammonia production | generation by the enteric bacteria culture derived from the internal organs of a fish. 魚類の内臓由来の腸内細菌におけるタンパク質分解と培養温度との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the proteolysis and culture | cultivation temperature in enteric bacteria derived from the internal organs of fish. 魚類の内臓由来の腸内細菌におけるタンパク質分解とpHとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between proteolysis and pH in enteric bacteria derived from the internal organs of fish.

符号の説明Explanation of symbols

1…有機窒素化合物分解槽
2…アンモニア分離装置
3…メタン発酵槽
4…腸内細菌培養物又は有機性廃棄物処理剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Organic nitrogen compound decomposition tank 2 ... Ammonia separation device 3 ... Methane fermentation tank 4 ... Enterobacteria culture or organic waste processing agent

Claims (3)

ティシエレラ エスピー(Tissierella sp.)、ウェイセラ キバリア(Weissella cibaria)、ペプトストレプトコッカス ストマティス(Peptostreptococcus stomatis)、カトニア バルネサエ(Catonia barnesae)、及びエンテロコッカス サイランディクス(Enterococcus thailandicus)からなる群から選択される1以上の腸内細菌の培養物を有機性廃棄物と接触させて、20〜40℃及びpH6.0〜9.0の嫌気的環境下で該有機性廃棄物に含まれる有機窒素化合物中の窒素をアンモニアに転換する有機窒素化合物分解工程を含む有機性廃棄物の処理方法。 Tissierella sp., Weissella cibaria, Peptostreptococcus stomatis, Catonia barnesae, and Enterococcus thailandicus selected from the group consisting of one or more Bring intestinal bacterial cultures into contact with organic waste and convert nitrogen in organic nitrogen compounds contained in organic waste to ammonia in an anaerobic environment at 20-40 ° C and pH 6.0-9.0 An organic waste treatment method including an organic nitrogen compound decomposition step. ティシエレラ エスピー、ウェイセラ キバリア、ペプトストレプトコッカス ストマティス、カトニア バルネサエ、及びエンテロコッカス サイランディクスからなる群から選択される1以上の腸内細菌の培養物を有機性廃棄物と接触させて、20〜40℃及びpH6.0〜9.0の嫌気的環境下で該有機性廃棄物に含まれる有機窒素化合物中の窒素をアンモニアに転換する有機窒素化合物分解工程と、
前記有機窒素化合物分解工程により生成されたアンモニア成分を分離するアンモニア分離工程と、
前記アンモニア分離工程後の低窒素含有有機性廃棄物を原料としてメタン発酵を行うメタン発酵工程
を含むバイオガス製造方法。
Contacting one or more intestinal bacterial cultures selected from the group consisting of Tisierella sp., Weisellakivaria, Peptostreptococcus stomatis, Catonia balnesae, and Enterococcus cylandix with organic waste, at 20-40 ° C and an organic nitrogen compound decomposition step of converting nitrogen in the organic nitrogen compound contained in the organic waste into ammonia in an anaerobic environment of pH 6.0 to 9.0;
An ammonia separation step of separating the ammonia component produced by the organic nitrogen compound decomposition step;
The biogas manufacturing method including the methane fermentation process which performs methane fermentation using the low nitrogen content organic waste after the said ammonia separation process as a raw material.
ティシエレラ エスピー、ウェイセラ キバリア、ペプトストレプトコッカス ストマティス、カトニア バルネサエ、及びエンテロコッカス サイランディクスからなる群から選択される1以上の腸内細菌の培養物を有効成分として含む、有機性廃棄物処理剤。 An organic waste treatment agent comprising, as an active ingredient, a culture of at least one intestinal bacterium selected from the group consisting of Ticsiella sp, Weisella varia, Peptostreptococcus stomatis, Catonia varnesae, and Enterococcus cylandix .
JP2008135311A 2008-05-23 2008-05-23 Organic waste treatment methods Expired - Fee Related JP5386112B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008135311A JP5386112B2 (en) 2008-05-23 2008-05-23 Organic waste treatment methods

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008135311A JP5386112B2 (en) 2008-05-23 2008-05-23 Organic waste treatment methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009279534A JP2009279534A (en) 2009-12-03
JP5386112B2 true JP5386112B2 (en) 2014-01-15

Family

ID=41450566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008135311A Expired - Fee Related JP5386112B2 (en) 2008-05-23 2008-05-23 Organic waste treatment methods

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5386112B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5680313B2 (en) * 2010-02-25 2015-03-04 一般財団法人電力中央研究所 Proteolytic treatment method and composition for proteolytic treatment
JP2011240254A (en) * 2010-05-18 2011-12-01 Ariake Japan Co Ltd Production of ammonia from nitrogen-containing organic waste, and hydroponic culture using the ammonia as fertilizer component
JP5801096B2 (en) * 2011-04-28 2015-10-28 一般財団法人電力中央研究所 Proteolytic treatment method
US8574889B1 (en) 2012-06-14 2013-11-05 Ductor Oy Method for processing biological material
MX2016012211A (en) 2014-04-01 2017-05-01 Ductor Oy Biogas process with nutrient recovery.

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52101858A (en) * 1976-02-21 1977-08-26 Esu Kee Kurin Kk Method of purifying human and animal night soil
JP4512823B2 (en) * 2005-01-26 2010-07-28 国立大学法人広島大学 Organic waste treatment method and treatment system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009279534A (en) 2009-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2021277653B2 (en) Microorganisms and artificial ecosystems for the production of protein, food, and useful co-products from c1 substrates
Tian et al. Bioaugmentation strategy for overcoming ammonia inhibition during biomethanation of a protein-rich substrate
Yuan et al. Enhancing the anaerobic digestion of lignocellulose of municipal solid waste using a microbial pretreatment method
Fotidis et al. Enriched ammonia-tolerant methanogenic cultures as bioaugmentation inocula in continuous biomethanation processes
Nielsen et al. Comparison of two‐stage thermophilic (68 C/55 C) anaerobic digestion with one‐stage thermophilic (55 C) digestion of cattle manure
Ventorino et al. Pre-treatment and inoculum affect the microbial community structure and enhance the biogas reactor performance in a pilot-scale biodigestion of municipal solid waste
EP2756070B1 (en) Production of biogas from protein-rich resources
Nissilä et al. Hydrogenic and methanogenic fermentation of birch and conifer pulps
JP5386112B2 (en) Organic waste treatment methods
Fonoll et al. Understanding the anaerobic digestibility of lignocellulosic substrates using rumen content as a cosubstrate and an inoculum
US20220220517A1 (en) Conversion of lignocellulosic biomass into biogas
JP5829015B2 (en) Methane gas production method using biomass containing oil and fat as raw material
JP2006247601A (en) Methanation method and apparatus
JP2005245443A (en) Method for producing methane, method for treating sea weed, apparatus for producing methane and apparatus for treating sea weed
Dinesh et al. Optimization (substrate and pH) and anaerobic fermentative hydrogen production by various industrial wastes isolates utilizing biscuit industry waste as substrate.
JP2011083761A (en) Methane fermentation treatment method of organic waste
JP2009050170A (en) Ammonia fermenter, apparatus for producing inflammable gas, and methods for operating them
Menes et al. Physiological and molecular characterisation of an anaerobic thermophilic oleate-degrading enrichment culture
JP2018008203A (en) Wet type methane fermentation system
CN104529583A (en) Method for producing organic fertilizer by treating sludge by use of microbial technology
US10400255B2 (en) Method of converting marine fish waste to biomethane
Alvionita et al. Biogas production from palm oil mill effluent with indigenous bacteria
JP2004113067A (en) New microbial strain having cellulose degradation performance, using method therefor and growth promotion method
CN111729236B (en) Antibiotic fungi residue treatment method
US20230340401A1 (en) Integrated systems and methods for combining methanotrophic bacterial biomass production and methanation process

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111025

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120828

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121025

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130618

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130815

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5386112

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees