JP5490832B2 - Silica alumina catalyst for waste treatment, waste treatment method and waste treatment apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、廃棄物処理用シリカアルミナ触媒及びそれを用いた廃棄物処理装置、廃棄物処理方法に関し、詳しくは、被処理物(廃棄物)を短時間で分解することが出来るとともに、当該被処理物に含まれる放射性物質の放射能の強さを著しく軽減することが可能な廃棄物処理用シリカアルミナ触媒及びそれを用いた廃棄物処理方法、廃棄物処理装置に関する。 The present invention relates to a silica-alumina catalyst for waste treatment, a waste treatment apparatus using the silica-alumina catalyst, and a waste treatment method. More specifically, the present invention can decompose a treatment object (waste) in a short time, and The present invention relates to a silica-alumina catalyst for waste treatment capable of remarkably reducing the intensity of radioactivity contained in a treated material, a waste treatment method and a waste treatment apparatus using the same.
近年、発酵残渣のような食品の製造過程で生ずる廃棄物、食品廃棄物、農業・畜産業における廃棄物などの動植物性残渣を含む下水汚泥などの有機性廃棄物は、通常焼却・埋め立てなどの方法で処分されている。又、前記有機性廃棄物は、生ゴミ処理機を含む種々の装置によって処理されている。 In recent years, organic waste such as sewage sludge containing animal and vegetable residues such as waste produced in the production process of food such as fermentation residues, food waste, and waste in agriculture and animal husbandry is usually incinerated and landfilled. Has been disposed of in the way. The organic waste is processed by various apparatuses including a garbage disposal machine.
しかしながら、前記焼却や埋め立てなどの方法は、資源の有効利用が望まれる現状では望ましい方法ではない。特に、前記焼却の場合は、多大なエネルギーを必要とするので、問題がある。 However, methods such as incineration and landfill are not desirable in the current situation where effective use of resources is desired. In particular, the incineration is problematic because it requires a lot of energy.
一方、前記生ゴミ処理機と呼ばれる装置には、乾燥炉、炭化炉を用いて乾燥・炭化させる装置、微生物を用いて発酵させる装置などがある。乾燥炉、炭化炉を用いる場合には、処理時間は短いが、かなり高温の炉を利用するため、エネルギーを必要とする。一方、微生物を用いて発酵させる方法は、多大なエネルギーを必要としない。また、処理物を肥料として、再利用できるというメリットがある。このため、種々の微生物を用いて発酵させる方法が開発されている。 On the other hand, the apparatus called garbage processing machine includes a drying furnace, a drying / carbonizing apparatus using a carbonization furnace, a fermentation apparatus using microorganisms, and the like. In the case of using a drying furnace or a carbonization furnace, the processing time is short, but energy is required because a fairly high temperature furnace is used. On the other hand, the method of fermenting using microorganisms does not require much energy. Moreover, there exists a merit that a processed material can be reused as a fertilizer. For this reason, methods for fermentation using various microorganisms have been developed.
しかしながら、従来の微生物を用いて発酵させる装置では、有機性廃棄物の分解と同時に塩化ビニル以外の樹脂、例えば、高温でなければ分解することが出来ないポリ塩化ビフェニル(PCB)を分解することが出来ないという問題があった。 However, conventional fermenters using microorganisms can decompose organic wastes simultaneously with resins other than vinyl chloride, such as polychlorinated biphenyls (PCB) that cannot be decomposed at high temperatures. There was a problem that it could not be done.
このような問題を解決する発明として、特開2009−119355号公報(特許文献1)には、処理物と、複数種の細菌からなる処理細菌群とを攪拌処理して、処理物を分解処理する、分解処理方法が開示されている。前記分解処理方法では、処理細菌群を適切に活用することで、PCBを分解することが出来るとしている。 As an invention for solving such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-119355 (Patent Document 1) discloses that a treated product and a treated bacterial group composed of a plurality of types of bacteria are agitated to decompose the treated product. A decomposition method is disclosed. In the decomposition method, PCB can be decomposed by appropriately utilizing the treated bacteria group.
又、特開2008−36616号公報(特許文献2)には、セラミック化合物の多孔質無数孔に複合バイオ生物を移植生息させ、廃棄生ゴミを分解させることを特徴とする生ゴミの分解処理方法が開示されている。これにより、様々な生ゴミ(廃棄物)を分解させることが出来るとしている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2008-36616 (Patent Document 2) discloses a method for decomposing raw garbage, characterized in that a composite bio-organism is transplanted and inhabited in a porous countless number of ceramic compounds to decompose waste garbage. Is disclosed. As a result, various garbage (waste) can be decomposed.
ところで、近年、原子力発電などで排出される放射性物質を含む廃棄物を分解・除去(無害化)する研究が盛んに行われているが、効率的に分解・除去出来る装置は未だに存在しないという問題がある。 By the way, in recent years, research on decomposing / removing (detoxifying) waste containing radioactive materials emitted by nuclear power generation has been actively conducted, but there is still no device that can efficiently decompose / remove. There is.
ここで、前記放射性物質を含む廃棄物を上述した微生物で効率的に分解・除去させることが出来れば、安全性に優れ、且つコストも莫大にならないなどの多くのメリットがある。もちろん、前記特許文献1、2に記載の発明では、このような問題を解決することは出来ない。
Here, if the waste containing the radioactive substance can be efficiently decomposed and removed by the above-described microorganisms, there are many merits such as excellent safety and not enormous cost. Of course, the inventions described in
そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、被処理物を短時間で分解することが出来るとともに、当該被処理物に含まれる放射性物質の放射能の強さを著しく軽減することが可能な廃棄物処理用シリカアルミナ触媒及びそれを用いた廃棄物処理方法、廃棄物処理装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and can disassemble the object to be processed in a short time and significantly increase the radioactivity of the radioactive substance contained in the object to be processed. An object is to provide a silica-alumina catalyst for waste treatment that can be reduced, a waste treatment method using the same, and a waste treatment apparatus.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るシリカアルミナ触媒は、廃棄物処理用のシリカアルミナ触媒を前提とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the silica-alumina catalyst according to the present invention is premised on a silica-alumina catalyst for waste treatment.
本発明者は、土壌から採取された土壌菌であるバチルス菌を特定の育成方法で育成し、多孔質のシリカアルミナ触媒に担持させ、当該シリカアルミナ触媒と被処理物(廃棄物)とを接触させることで、当該被処理物の分解効率を飛躍的に向上させ、更に、当該被処理物に含まれる放射性物質の放射能の強さ(濃度)を著しく軽減することが出来ることを見出した。 The inventor grows Bacillus, which is a soil fungus collected from soil, by a specific growth method, supports it on a porous silica-alumina catalyst, and contacts the silica-alumina catalyst with an object to be treated (waste). It has been found that the decomposition efficiency of the object to be treated can be dramatically improved, and the radioactivity intensity (concentration) of the radioactive substance contained in the object to be treated can be remarkably reduced.
即ち、本発明のシリカアルミナ触媒は、土壌から採取された土壌菌であるバチルス菌を含む菌体液に所定の育成温度で所定のアミノ酸を所定の供給量だけ間欠的に供給することを繰り返して所定の育成期間だけ育成し、前記供給されるアミノ酸として、焼酎と酢と砂糖とを混合した混合液を蒸留して濃縮した蒸留残液を用い、当該育成したバチルス菌の菌体液を多孔質のシリカアルミナ触媒に含浸させることで、当該バチルス菌を担持させたシリカアルミナ触媒である。当該構成により、被処理物を短時間で水と二酸化炭素に分解することが出来るとともに、当該被処理物に含まれる放射性物質の放射能の強さを著しく軽減し、当該被処理物をほぼ無害化することが可能となる。
That is, the silica-alumina catalyst of the present invention repeatedly supplies a predetermined amino acid by a predetermined supply amount at a predetermined growth temperature to a bacterial cell solution containing Bacillus bacteria which are soil bacteria collected from soil. As the amino acid to be supplied, a residue obtained by distilling and concentrating a mixture of shochu, vinegar and sugar is used as the amino acid to be supplied. By impregnating the alumina catalyst, it is a silica alumina catalyst supporting the Bacillus bacteria. With this configuration, the object to be processed can be decomposed into water and carbon dioxide in a short time, and the radioactivity of the radioactive material contained in the object to be processed is significantly reduced, making the object to be processed almost harmless. Can be realized.
又、前記育成温度は、25度−50度の範囲内であるよう構成することが出来る。 The growth temperature can be configured to be within a range of 25 degrees to 50 degrees.
又、前記アミノ酸は、0.5時間−6時間のいずれかの時間間隔で間欠的に供給されるよう構成することが出来る。 The amino acid may be supplied intermittently at any time interval of 0.5 to 6 hours.
又、1回のアミノ酸の供給量は、前記菌体液の1000mlに対して、30ml−50mlの範囲内であるよう構成することが出来る。 Moreover, the supply amount of one amino acid can be configured to be within a range of 30 ml to 50 ml with respect to 1000 ml of the bacterial cell solution.
又、前記シリカアルミナ触媒は、当該シリカアルミナ触媒100重量%に対してSiO2が40−45重量%、Al2O3が13−17重量%、CaOが36−45重量%含有され、前記シリカアルミナ触媒100重量%に対して前記含有された三成分の合計が89−100重量%であるよう構成することが出来る。 Further, the silica alumina catalyst contains 40 to 45% by weight of SiO 2 , 13 to 17% by weight of Al 2 O 3 and 36 to 45% by weight of CaO with respect to 100% by weight of the silica alumina catalyst. The total of the three components contained may be 89-100% by weight with respect to 100% by weight of the alumina catalyst.
又、本発明は、前記シリカアルミナ触媒を用いた廃棄物処理方法としても提供することが可能である。即ち、前記シリカアルミナ触媒が所定量だけ充填された処理部に被処理物を所定量だけ投入するステップと、前記被処理物を前記シリカアルミナ触媒と接触させながら攪拌するとともに、前記処理部内の雰囲気温度を所定の温度に保つことで、当該被処理物を所定の温度に保つステップと、前記処理部内に所定のアミノ酸を間欠的に所定量ずつ噴霧するステップとを備える廃棄物処理方法を提供することが出来る。 The present invention can also be provided as a waste treatment method using the silica alumina catalyst. That is, a predetermined amount of a processing object is charged into a processing portion filled with a predetermined amount of the silica-alumina catalyst, and the processing object is stirred while being in contact with the silica-alumina catalyst, and the atmosphere in the processing portion Provided is a waste processing method comprising: maintaining a temperature at a predetermined temperature to maintain the object to be processed at a predetermined temperature; and spraying a predetermined amino acid intermittently in predetermined amounts in the processing unit. I can do it.
又、本発明は、前記シリカアルミナ触媒を用いた廃棄物処理装置としても提供することが可能である。即ち、前記シリカアルミナ触媒が所定量だけ充填された処理部に被処理物を所定量だけ投入する投入部と、前記処理部内に設けられ、前記被処理物を前記シリカアルミナ触媒と接触させながら攪拌する攪拌部と、前記処理部内の雰囲気温度を所定の温度に保つことで、前記被処理物を所定の温度に保つ温度制御部と、前記処理部内に所定のアミノ酸を間欠的に所定量ずつ噴霧する供給部とを備える廃棄物処理装置を提供することが出来る。 The present invention can also be provided as a waste treatment apparatus using the silica alumina catalyst. That is, a processing unit filled with a predetermined amount of the silica-alumina catalyst is charged with a predetermined amount of processing object, and a stirring unit is provided in the processing unit, while the processing target is in contact with the silica-alumina catalyst. A stirring unit, a temperature control unit for maintaining the object to be processed at a predetermined temperature by maintaining an atmospheric temperature in the processing unit at a predetermined temperature, and a predetermined amino acid is intermittently sprayed in predetermined amounts in the processing unit. It is possible to provide a waste treatment apparatus including a supply unit that performs the above-described operation.
本発明によれば、被処理物を短時間で分解することが出来るとともに、当該被処理物に含まれる放射性物質の放射能の強さを著しく軽減することが可能となる。 According to the present invention, an object to be processed can be decomposed in a short time, and the intensity of radioactivity of a radioactive substance contained in the object to be processed can be remarkably reduced.
以下、本発明の実施形態について、以下、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は、廃棄物処理用のシリカアルミナ触媒であり、当該シリカアルミナ触媒に被処理物(廃棄物)を接触させることで、当該被処理物を分解するものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. The present invention is a silica-alumina catalyst for waste treatment, and the material to be treated is decomposed by bringing the material to be treated (waste) into contact with the silica-alumina catalyst.
より詳細には、本発明に係るシリカアルミナ触媒は、土壌から採取された土壌菌であるバチルス菌を含む菌体液に所定の育成温度で所定のアミノ酸を所定の供給量だけ間欠的に供給することを繰り返して所定の育成期間だけ育成し、当該育成したバチルス菌の菌体液を多孔質のシリカアルミナ触媒に含浸させることで、当該バチルス菌を担持させたものである。 More specifically, the silica-alumina catalyst according to the present invention intermittently supplies a predetermined amino acid by a predetermined supply amount at a predetermined growth temperature to a cell fluid containing Bacillus bacteria which are soil bacteria collected from soil. Is repeated for a predetermined growth period, and the Bacillus bacteria are supported by impregnating a porous silica-alumina catalyst with a bacterial cell solution of the grown Bacillus bacteria.
<土壌菌(バチルス菌、菌体)>
土壌菌(バチルス菌)には、一般的に、腐敗型土壌菌、浄菌型土壌菌、発酵型土壌菌、合成型土壌菌の4種類が存在する。前記腐敗型土壌菌は、フザリウムなどであり、被処理物に含まれる有機物を分解すると、悪臭を発する。又、前記浄菌型土壌菌は、ペニシリウム、トリコデルマ、ストレプトマイセスなどであり、被処理物に含まれる有機物を分解すると、抗菌物質などを生成する。更に、前記発酵型土壌菌は、乳酸菌や酵母などであり、無機物質の可溶化を促進し、土壌中のアミノ酸、多糖類、ビタミンなどの生理活性物質を生成する。そして、前記合成型土壌菌は、光合成細菌、藻類、窒素固定菌などであり、所定量の水分下で被処理物に含まれる有機物を分解する。
<Soil fungus (Bacillus, mycelium)>
There are generally four types of soil fungi (Bacillus), spoilage-type soil fungi, bacteria-purifying soil fungi, fermentation-type soil fungi, and synthetic-type soil fungi. The spoilage-type soil fungus is fusarium or the like, and emits a bad odor when the organic matter contained in the object to be treated is decomposed. The sterilized soil fungus is penicillium, Trichoderma, Streptomyces, or the like, and generates an antibacterial substance or the like when an organic substance contained in the object to be processed is decomposed. Furthermore, the fermentative soil fungi are lactic acid bacteria, yeast, and the like, which promote solubilization of inorganic substances and produce physiologically active substances such as amino acids, polysaccharides, and vitamins in the soil. The synthetic soil bacteria are photosynthetic bacteria, algae, nitrogen-fixing bacteria, and the like, and decompose organic substances contained in the object to be treated under a predetermined amount of moisture.
上述した発酵型土壌菌と合成型土壌菌を組み合わせた土壌菌の集合体(複合菌)は、被処理物を水と二酸化炭素に分解する機能を有している。即ち、前記複合菌に被処理物(有機物)を分解させると、当該複合菌の発酵型土壌菌が主として被処理物を栄養源として急激に繁殖し(タンパク質分解)、当該被処理物は水、二酸化炭素、アミノ酸、アルコール、セルロース、糖質に分解される。そして、前記複合菌の合成型土壌菌が主として分解されたアミノ酸、アルコール、セルロース、糖質を栄養源として急激に繁殖し(発酵分解)、これらは水と二酸化炭素に分解される。このような複合菌の相互的な分解作用により、被処理物を主として水と二酸化炭素に分解することが可能となる。つまり、前記複合菌は、被処理物の分解処理に最も適した菌といえる。 An aggregate (composite fungus) of soil fungi that combines the fermented soil fungus and the synthetic soil fungus described above has a function of decomposing the material to be treated into water and carbon dioxide. That is, when the complex (the organic matter) is decomposed by the complex fungus, the fermented soil fungus of the complex is rapidly propagated mainly using the treated substance as a nutrient source (proteolysis). Decomposed into carbon dioxide, amino acids, alcohol, cellulose, and carbohydrates. Then, the synthetic soil fungus of the complex bacterium is rapidly propagated using as a nutrient source amino acids, alcohol, cellulose, and carbohydrates (fermentative decomposition), and these are decomposed into water and carbon dioxide. Such a mutual decomposition action of the complex bacteria makes it possible to decompose the object to be processed mainly into water and carbon dioxide. That is, the complex bacteria can be said to be the most suitable bacteria for the decomposition treatment of the object to be treated.
本発明者は、通常の土壌から採取された土壌菌から上述した複合菌を優先的に育成する方法を考案した。即ち、土壌から採取された土壌菌(バチルス菌)を所定の菌体液に入れて所定の育成温度で所定のアミノ酸を所定の供給量だけ間欠的に供給することを繰り返して所定の育成期間だけ育成すると、上述した複合菌を優先的に育成することが出来るのである。 The inventor of the present invention has devised a method for preferentially growing the above-mentioned complex bacteria from soil bacteria collected from normal soil. That is, a soil fungus (Bacillus) collected from soil is put into a predetermined cell solution, and a predetermined amino acid is intermittently supplied in a predetermined supply amount at a predetermined growth temperature to grow for a predetermined growth period. Then, the above-mentioned complex bacteria can be preferentially grown.
ここで、本発明に用いる土壌菌は一般的なバチルス菌であり、当該土壌菌を採取する土壌はどのような土壌でも構わないが、例えば、関西付近の肥沃な畑の土壌が挙げられる。又、上述した複合菌をより効果的に育成させるために、前記土壌から採取された土壌菌から所定数の種類の土壌菌(発酵型土壌菌、合成型土壌菌)だけ取捨選択し、当該選択した土壌菌のみを育成対象としても構わない。又、前記菌体液は、特に限定はないが、例えば、一般的に使用される生理食塩水等(培地)である。 Here, the soil fungus used in the present invention is a general Bacillus fungus, and any soil may be used as the soil from which the soil fungus is collected, and examples thereof include fertile field soil near Kansai. Further, in order to grow the above-mentioned complex bacteria more effectively, only a predetermined number of types of soil bacteria (fermented soil bacteria, synthetic soil bacteria) are selected from the soil bacteria collected from the soil, and the selection is made. Only the soil fungi that have been used may be targeted for cultivation. Moreover, although the said microbial cell liquid does not have limitation in particular, For example, it is the physiological saline etc. (medium) generally used.
又、前記アミノ酸の種類は、一般的に土壌菌の栄養源となるアミノ酸であれば、特に限定はなく、比較的過度のアミノ酸を供給する環境下に一般的な土壌菌を置いて育成することで、上述した複合菌を優先的に育成するのである。前記アミノ酸は、例えば、中性を示すグリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、アスパラギン、グルタミン、プロリン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、酸性を示すアスパラギン酸、グルタミン酸、塩基性を示すリシン、アルギニン、ヒスチジンのうちから選択された1種又は2種以上のアミノ酸である。前記土壌菌の育成に用いるアミノ酸は、焼酎と酢と砂糖とを混合した混合液を蒸留して濃縮した蒸留残液で得られる複数のアミノ酸であると好ましい。前記蒸留残液には、上述した複合菌の育成に適した複数種類のアミノ酸が豊富に含まれていることから、当該複合菌の増殖を促進させる上で好ましい。又、前記焼酎の種類は、特に限定はなく、芋、麦、米、黒糖のうちから選択された1種又は2種以上の焼酎で構わないが、例えば、麦焼酎単独、芋焼酎単独、麦焼酎と芋焼酎との組み合わせを選択すれば、前記複合機の育成に更に好ましい。又、前記砂糖の種類は、特に限定はないが、例えば、黒砂糖であると、上記複合菌の増殖を促進させる上で好ましい。前記混合液の配合比(体積)は、各成分が含まれていれば、特に限定はないが、例えば、焼酎:酢:砂糖=0.5〜2.0:0.5〜2.0:0.5〜2.0であると好ましく、焼酎:酢:砂糖=1:1:1であると、前記複合機の育成に特に好ましい。 In addition, the type of amino acid is not particularly limited as long as it is an amino acid that is generally a nutrient source for soil fungi, and it is cultivated by placing common soil fungi in an environment that supplies relatively excessive amino acids. Thus, the above-described complex bacteria are preferentially grown. Examples of the amino acids include neutral glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, serine, threonine, cysteine, methionine, asparagine, glutamine, proline, phenylalanine, tyrosine, tryptophan, acidic aspartic acid, glutamic acid, basic Is one or more amino acids selected from lysine, arginine, and histidine. The amino acids used for the growth of the soil fungi are preferably a plurality of amino acids obtained from a distillation residue obtained by distilling and concentrating a mixture of shochu, vinegar and sugar. Since the distillation residue contains an abundance of a plurality of types of amino acids suitable for the growth of the aforementioned complex bacteria, it is preferable for promoting the proliferation of the complex bacteria. The type of shochu is not particularly limited and may be one or more shochu selected from straw, wheat, rice and brown sugar. For example, barley shochu alone, rice shochu alone, wheat If a combination of shochu and shochu is selected, it is more preferable for growing the multifunction machine. The type of the sugar is not particularly limited, but for example, brown sugar is preferable for promoting the growth of the complex bacteria. The mixing ratio (volume) of the mixed solution is not particularly limited as long as each component is included. For example, shochu: vinegar: sugar = 0.5 to 2.0: 0.5 to 2.0: It is preferable that it is 0.5-2.0, and it is especially preferable for the growth of the composite machine that shochu: vinegar: sugar = 1: 1: 1.
又、前記育成温度は、一般的に土壌菌の育成に採用される温度であれば、特に限定はないが、例えば、25度−70度の範囲内であると好ましく、35度−45度の範囲内であると更に好ましい。このように構成すると、上述した複合菌が優先的に繁殖することになる。 In addition, the growth temperature is not particularly limited as long as it is a temperature generally employed for the growth of soil fungi. For example, it is preferably in the range of 25 degrees to 70 degrees, and preferably 35 degrees to 45 degrees. More preferably within the range. If comprised in this way, the complex microbe mentioned above will propagate preferentially.
又、前記アミノ酸を菌体液に間欠的に供給する方法は、例えば、所定時間間隔で前記菌体液にアミノ酸を供給する方法が挙げられるが、例えば、0.5時間−6時間のいずれかの時間間隔で間欠的に供給する方法が好ましく、1時間−3時間のいずれかの時間間隔で間欠的に供給する方法は更に好ましい。このように構成すると、上述した複合菌の増殖を促進する。 The method of intermittently supplying the amino acid to the bacterial cell liquid includes, for example, a method of supplying the amino acid to the bacterial cell liquid at a predetermined time interval. For example, any time of 0.5 to 6 hours may be used. A method of supplying intermittently at intervals is preferable, and a method of supplying intermittently at any time interval of 1 hour to 3 hours is more preferable. If comprised in this way, the proliferation of the complex bacteria mentioned above will be accelerated | stimulated.
又、前記アミノ酸の供給量は、前記菌体液の量に対応して適宜調整され、例えば、1回のアミノ酸の供給量は、前記菌体液の1000mlに対して、30ml−50mlの範囲内であると好ましい。このように構成すると、前記複合菌にアミノ酸を過不足なく供給することが可能となる。 In addition, the supply amount of the amino acid is appropriately adjusted according to the amount of the bacterial cell liquid. For example, the supply amount of one amino acid is within a range of 30 ml to 50 ml with respect to 1000 ml of the bacterial cell liquid. And preferred. If comprised in this way, it will become possible to supply an amino acid to the said composite microbe without excess and deficiency.
又、前記育成期間は、特に限定はないが、例えば、1ヶ月−6ヶ月の範囲内であると好ましく、2ヶ月−4ヶ月の範囲内であると更に好ましい。このように構成すると、増殖した土壌菌が殆どこの発明に利用される複合菌となるとともに、無駄に育成期間が長期化することを防止出来る。 The growing period is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 month to 6 months, for example, and more preferably in the range of 2 months to 4 months. If comprised in this way, while the proliferated soil microbe turns into the composite microbe utilized for this invention, it can prevent that a growing period becomes uselessly long.
上述した方法により育成されたバチルス菌は、発酵型土壌菌と合成型土壌菌が組み合わされた複合菌に対応するため、これを多孔質のシリカアルミナ触媒に担持させれば、前記被処理物を処理する際に取り扱い易く、且つ、当該被処理物との接触頻度を高め、分解効率の向上に寄与することになる。 The Bacillus cultivated by the above-described method corresponds to a complex bacterium in which a fermented soil bacterium and a synthetic soil bacterium are combined. Therefore, if this is supported on a porous silica-alumina catalyst, the object to be treated is It is easy to handle at the time of processing, increases the frequency of contact with the object to be processed, and contributes to the improvement of decomposition efficiency.
<シリカアルミナ触媒(菌床)>
本発明で用いられるシリカアルミナ触媒は、上述したバチルス菌の菌床として用いられる。ここで、前記シリカアルミナ触媒は、主成分としてシリカ(SiO2)とアルミナ(Al2O3)とカルシウム(CaO)を含むシリカアルミナ触媒であれば、特に限定はない。
<Silica alumina catalyst (bacteria bed)>
The silica-alumina catalyst used in the present invention is used as the above-mentioned Bacillus bacteria bed. Here, the silica alumina catalyst is not particularly limited as long as it is a silica alumina catalyst containing silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), and calcium (CaO) as main components.
前記シリカアルミナ触媒は、シリカとアルミナとカルシウムが量的にバランスよく含むシリカアルミナ触媒であれば、前記育成されたバチルス菌の菌床として居心地が良いためか、当該バチルス菌が被処理物の分解処理機能を著しく発揮する。前記シリカアルミナ触媒が、例えば、当該シリカアルミナ触媒100重量%に対してSiO2が40重量%−45重量%、Al2O3が13重量%−17重量%、CaOが36重量%−45重量%含有され、前記シリカアルミナ触媒100重量%に対して前記含有された三成分の合計が89重量%−100重量%であると、上述した複合菌の分解処理機能を適切に引き出すので好ましい。 If the silica-alumina catalyst is a silica-alumina catalyst containing silica, alumina, and calcium in a well-balanced quantity, it may be comfortable as the cultivated bed of Bacillus bacterium, or the Bacillus bacterium may decompose the object to be treated. The processing function is demonstrated remarkably. The silica alumina catalyst is, for example, 40 wt% -45 wt% of SiO 2 , 13 wt% -17 wt% of Al 2 O 3 and 36 wt% -45 wt of CaO with respect to 100 wt% of the silica alumina catalyst. %, And the total of the three components contained is 100% by weight to 100% by weight with respect to 100% by weight of the silica-alumina catalyst.
又、前記シリカアルミナ触媒は、当然、多孔質であるが、当該シリカアルミナ触媒の気孔率が52%−57%であると、上述したバチルス菌を孔内壁面に多量に担持させることが可能となり好ましい。又、シリカアルミナ触媒の孔径(気孔径、平均孔径)が20μm−150μmであると、孔径内にバチルス菌を多量に担持させ易くなり好ましい。ここで、前記シリカアルミナ触媒の孔径内の体積は、担持効果を保つ程度の体積が必要であり、上述した特定の気孔率、特定の孔径であると、担持効果を適切に保持させることが可能となる。 The silica-alumina catalyst is naturally porous. However, when the porosity of the silica-alumina catalyst is 52% -57%, it becomes possible to carry a large amount of the aforementioned Bacillus bacteria on the inner wall surface of the hole. preferable. Further, it is preferable that the silica alumina catalyst has a pore diameter (pore diameter, average pore diameter) of 20 μm to 150 μm because a large amount of Bacillus bacteria can be easily supported in the pore diameter. Here, the volume within the pore diameter of the silica-alumina catalyst needs to be sufficient to maintain the supporting effect, and the supporting effect can be appropriately maintained when the specific porosity and the specific pore diameter described above are used. It becomes.
又、前記シリカアルミナ触媒の形状は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定はなく、例えば、球状、粒状、円柱状、粉状、粒状、平板状、ペレット状、パイプ(円筒)状、ハニカム状等が採用される。例えば、球径(直径)が2mm−5mmの球状が採用されるが、他の形状であっても構わない。 The shape of the silica-alumina catalyst is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. For example, the shape is spherical, granular, cylindrical, powdery, granular, flat, pellet, pipe (cylindrical), A honeycomb shape or the like is employed. For example, a sphere having a sphere diameter (diameter) of 2 mm-5 mm is adopted, but other shapes may be used.
又、前記シリカアルミナ触媒にバチルス菌を含む菌体液を含浸させる方法は、どのような方法でも構わないが、例えば、前記菌体液を所定の容器に予め満たしておき、その中に所定量の(球状の)シリカアルミナ触媒を投入して、当該シリカアルミナ触媒内に菌体液を浸み込ませる方法が採用される。 Moreover, any method may be used for impregnating the silica-alumina catalyst with the bacterial cell liquid containing Bacillus bacteria. For example, the bacterial cell liquid is filled in a predetermined container in advance, and a predetermined amount of ( A method is adopted in which a spherical silica alumina catalyst is introduced and the bacterial cell liquid is immersed in the silica alumina catalyst.
ここで、前記含浸時において、前記菌体液の量は、前記シリカアルミナ触媒の量よりも大きいことが好ましく、例えば、前記シリカアルミナ触媒が20kgである場合に、前記菌体液が50kgであると、当該菌体液が殆どシリカアルミナ触媒内へ浸透、吸収され、好ましい。 Here, at the time of the impregnation, the amount of the bacterial cell liquid is preferably larger than the amount of the silica alumina catalyst. For example, when the silica alumina catalyst is 20 kg, the bacterial cell liquid is 50 kg. The bacterial cell liquid is preferably penetrated and absorbed into the silica-alumina catalyst.
前記吸収後、所定の加熱温度で加熱して乾燥したり、所定時間放置して自然乾燥したりすることで、前記シリカアルミナ触媒における菌体液内の溶媒が乾燥し、当該菌体液内のバチルス菌が前記シリカアルミナ触媒の孔内壁面に残存し担持される。 After the absorption, the solvent in the bacterial cell liquid in the silica-alumina catalyst is dried by heating at a predetermined heating temperature and drying or leaving it to dry naturally for a predetermined time, and the Bacillus bacteria in the bacterial cell liquid Remains on the inner wall surface of the pores of the silica alumina catalyst.
このように物理的にバチルス菌をシリカアルミナ触媒に担持させることが最も簡便な方法であるが、当該方法に特に限定されることはなく、所定の薬品を用いて化学的に(化学結合を用いて)担持させる方法を採用しても構わない。 Thus, it is the simplest method to physically support Bacillus bacteria on a silica-alumina catalyst in this way, but there is no particular limitation to this method, and it is chemically (using a chemical bond) using a predetermined chemical. And a method of supporting it may be adopted.
<廃棄物処理方法>
本発明のシリカアルミナ触媒を用いた廃棄物処理方法は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定はない。最も簡単な構成で、且つ分解効率を確実に得ることが可能な構成としては、下記の廃棄物処理方法が挙げられる。
<Waste treatment method>
The waste treatment method using the silica alumina catalyst of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. The following waste disposal method is mentioned as the simplest structure and the structure that can reliably obtain the decomposition efficiency.
即ち、本発明の廃棄物処理方法は、前記シリカアルミナ触媒が所定量(充填量)だけ充填された処理部に被処理物を所定量(投入量)だけ投入するステップと、前記被処理物を前記シリカアルミナ触媒と接触させながら攪拌するとともに、前記処理部内の雰囲気温度を所定の温度に保つことで、当該被処理物を所定の温度に保つステップと、前記処理部内に所定のアミノ酸を間欠的に所定量ずつ噴霧するステップとを備える。 That is, in the waste treatment method of the present invention, a predetermined amount (input amount) of a processing object is charged into a processing unit filled with the silica alumina catalyst by a predetermined amount (filling amount); Stirring while contacting with the silica-alumina catalyst and maintaining the atmospheric temperature in the processing section at a predetermined temperature to maintain the object to be processed at a predetermined temperature; and intermittently moving a predetermined amino acid in the processing section Spraying a predetermined amount at a time.
ここで、前記シリカアルミナ触媒に担持されたバチルス菌は、上述した複合菌に対応するため、前記廃棄物処理方法を採用すると、当該複合菌が前記被処理物を栄養源として著しく増殖し、当該被処理物は水と二酸化炭素に分解される。つまり、本発明の廃棄物処理方法は、上述した複合菌を育成させる方法と類似する方法を採用することで、当該複合菌の相互的な分解作用を十分に活用し、分解効率を著しく向上させるのである。 Here, since the Bacillus bacteria supported on the silica alumina catalyst correspond to the above-mentioned complex bacteria, when the waste treatment method is adopted, the complex bacteria proliferate remarkably using the material to be treated as a nutrient source, The workpiece is decomposed into water and carbon dioxide. That is, the waste treatment method of the present invention employs a method similar to the method for growing the above-mentioned complex bacteria, thereby sufficiently utilizing the mutual degradation action of the complex bacteria and significantly improving the degradation efficiency. It is.
ここで、前記被処理物は、前記シリカアルミナ触媒と接触させる前に、予め所定の大きさに粉砕しておくと、前記シリカアルミナ触媒との接触面積を大きくし、前記被処理物の分解効率を著しく向上させることが出来る。例えば、前記被処理物は、適当に粉砕、細断され、当該被処理物の大きさは、例えば、2.0mm−50.0mmの範囲内であると好ましい。 Here, when the object to be treated is pulverized to a predetermined size in advance before being brought into contact with the silica alumina catalyst, the contact area with the silica alumina catalyst is increased, and the decomposition efficiency of the object to be treated is increased. Can be remarkably improved. For example, the object to be processed is appropriately crushed and chopped, and the size of the object to be processed is preferably in the range of 2.0 mm to 50.0 mm, for example.
又、前記被処理物の投入量は、前記シリカアルミナ触媒の充填量よりも少ない方が好ましく、例えば、前記シリカアルミナ触媒の充填量に対して6分の1−2分の1の範囲内が好ましい。言い換えると、前記シリカアルミナ触媒の充填量は、前記被処理物の投入量に対して2倍−6倍の範囲内が好ましい。このように構成すると、前記被処理物がシリカアルミナ触媒で覆われた状態で分解処理がなされるため、当該分解処理を著しく促進させる。 Further, the input amount of the object to be treated is preferably smaller than the filling amount of the silica alumina catalyst, and for example, within a range of 1/6 to 1/6 of the filling amount of the silica alumina catalyst. preferable. In other words, the filling amount of the silica-alumina catalyst is preferably in the range of 2 to 6 times the input amount of the workpiece. If comprised in this way, since the to-be-processed object will be decomposed | disassembled in the state covered with the silica alumina catalyst, the said decomposition | disassembly process will be accelerated | stimulated remarkably.
又、前記攪拌は、どのような方法でもよく、連続的に攪拌しても間欠的に攪拌しても構わない。前記攪拌速度、攪拌時間は、前記被処理物の種類や量に応じて適宜設計変更される。前記攪拌速度は、比較的遅い速度であると好ましく、前記攪拌時間は、例えば、前記被処理物の量が20kgである場合に、12時間−24時間の範囲内であると好ましい。 In addition, the stirring may be performed by any method, and may be performed continuously or intermittently. The stirring speed and stirring time are appropriately changed in design according to the type and amount of the object to be processed. The stirring speed is preferably a relatively slow speed, and the stirring time is preferably in the range of 12 hours to 24 hours, for example, when the amount of the object to be processed is 20 kg.
又、前記雰囲気温度、前記アミノ酸の種類、前記噴霧される所定量は、上述したバチルス菌を育成する場合の育成温度、アミノ酸の種類、供給量とそれぞれ同等(対応)すると好ましい。尚、前記雰囲気温度は、前記育成温度よりも所定温度(例えば、5度−10度の範囲内の温度)だけ高めに設定すると、前記処理部内のシリカアルミナ触媒(及び被処理物)の温度が当該育成温度と同等となるため、好ましい。 Moreover, it is preferable that the ambient temperature, the type of amino acid, and the predetermined amount to be sprayed are equivalent (corresponding) to the growth temperature, the type of amino acid, and the supply amount when the Bacillus bacterium described above is grown. If the atmosphere temperature is set higher than the growth temperature by a predetermined temperature (for example, a temperature within a range of 5 degrees to 10 degrees), the temperature of the silica-alumina catalyst (and the object to be processed) in the processing section is increased. Since it becomes equivalent to the said growth temperature, it is preferable.
又、前記被処理物を前記シリカアルミナ触媒と接触させる場合、本発明の目的を阻害しない限り、雰囲気圧力(周囲圧力、分解圧力)はどのような値(大きさ)であっても構わない。前記雰囲気圧力は、例えば、自然圧(例えば、標準大気圧である101.325kPa)であっても、加圧しても減圧しても構わない。 When the object to be treated is brought into contact with the silica-alumina catalyst, the atmospheric pressure (ambient pressure, decomposition pressure) may be any value (size) as long as the object of the present invention is not impaired. The atmospheric pressure may be, for example, natural pressure (for example, standard atmospheric pressure 101.325 kPa), or may be pressurized or depressurized.
又、本発明の廃棄物処理方法は、バッチ式でも連続式でも構わないが、連続式であると、大量の被処理物を短時間で連続して分解することが出来るため、好ましい。連続式の場合は、例えば、所定の投入量の被処理物を前記処理部に供給し、当該被処理物が前記シリカアルミナ触媒により水と二酸化炭素に分解されると、これらを順次除去しながら、新たな被処理物を供給していくことになる。ここで、前記被処理物中に容易に分解出来ない物質が含まれる場合であっても、長時間(例えば、24時間)攪拌処理すれば良い。尚、前記分解された水と二酸化炭素は、一般的に、有害成分を含まないため、そのまま外部へ排出される。 The waste treatment method of the present invention may be either a batch type or a continuous type, but a continuous type is preferable because a large amount of objects to be treated can be decomposed continuously in a short time. In the case of the continuous type, for example, when a predetermined amount of processing object is supplied to the processing unit and the processing object is decomposed into water and carbon dioxide by the silica alumina catalyst, Then, new workpieces will be supplied. Here, even if a substance that cannot be easily decomposed is contained in the object to be treated, it may be stirred for a long time (for example, 24 hours). In addition, since the decomposed water and carbon dioxide generally do not contain harmful components, they are discharged to the outside as they are.
<被処理物(廃棄物)>
本発明のシリカアルミナ触媒の分解対象は、有機物(有機化合物)を含む被処理物である。前記被処理物には、例えば、生ゴミ、野菜屑、枝豆、寒天、キャベツの芯、食パン、トウモロコシの芯、豆腐、長ネギ、ニンジン、ホウレン草、焼きソバの麺、牛肉、豚肉、鶏肉、マグロ赤身、煮干し、アサリの貝殻、蟹の殻、蜜柑の皮、林檎の皮、バナナの皮、茶の葉、松の落ち葉、竹の断片などが挙げられる。又、前記被処理物には、農業・畜産業又は食品加工製造業における野菜屑、魚のあら、糞、人工的に合成された有機化合物、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、塩化ビニルなどの有機塩化物、合成高分子、発泡スチロール、野菜・果物パック、タオル、脱脂綿、プラスチックシャーレ、プラスチックピペット、卵の包装容器、チューブ容器、ペットボトル、包装用ラップ、ゴミ袋、ポリ袋、フィルム容器、注射器包装袋、ネガフィルムなどが挙げられる。更に、前記被処理物には、甲殻類、貝殻類や木材などの天然高分子、セルロースを含有する包装材料、牛乳パック、コーヒフィルタ、テイパック、桜の落ち葉、熊笹の葉、竹皮、芝、コピ−用紙、新聞紙、ダンボール、タバコの吸い殻、木材のチップ、タオル、脱脂綿、郵便物包装袋、ベニヤ板、割箸などが挙げられる。
<Processed material (waste)>
The decomposition target of the silica-alumina catalyst of the present invention is an object to be treated containing an organic substance (organic compound). Examples of the object to be treated include raw garbage, vegetable scraps, green soybeans, agar, cabbage core, bread, corn core, tofu, leeks, carrots, spinach, grilled buckwheat noodles, beef, pork, chicken, red tuna , Boiled, clam shell, cocoon shell, tangerine skin, apple skin, banana skin, tea leaf, pine fallen leaf, bamboo fragment, etc. In addition, the processed materials include vegetable scraps, fish meal, feces, artificially synthesized organic compounds such as polyamide, polyester, polyethylene, and vinyl chloride in agriculture / livestock industry or food processing manufacturing industry. Products, synthetic polymers, polystyrene foam, vegetable and fruit packs, towels, cotton wool, plastic petri dishes, plastic pipettes, egg packaging containers, tube containers, plastic bottles, packaging wraps, garbage bags, plastic bags, film containers, syringe packaging bags And negative films. Further, the processed material includes shellfish, shellfish, wood and other natural polymers, cellulose-containing packaging materials, milk packs, coffee filters, tapiks, fallen cherry leaves, bear leaves, bamboo skin, turf, copy Examples include paper, newspaper, cardboard, cigarette butts, wood chips, towels, absorbent cotton, mail packaging bags, plywood and disposable chopsticks.
又、本発明のシリカアルミナ触媒の分解対象は、通常の被処理物に限定することは無く、特に、当該被処理物にセシウム134、セシウム137などの放射性物質を含んでいても構わない。後述するように、本発明のシリカアルミナ触媒は、前記被処理物に含まれる放射性物質の放射能の強さを著しく軽減することが出来る。 Further, the subject of decomposition of the silica-alumina catalyst of the present invention is not limited to a normal object to be treated, and in particular, the object to be treated may contain a radioactive substance such as cesium 134 or cesium 137. As will be described later, the silica-alumina catalyst of the present invention can remarkably reduce the intensity of radioactivity of the radioactive substance contained in the object to be treated.
<廃棄物処理装置>
本発明のシリカアルミナ触媒を用いた廃棄物処理装置は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定はない。最も簡単な構成で、且つ分解効率を確実に得ることが可能な構成としては、下記の廃棄物処理装置が挙げられる。最も典型的な廃棄物処理装置の一実施態様例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
<Waste treatment equipment>
The waste treatment apparatus using the silica-alumina catalyst of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. The following waste disposal apparatus is mentioned as the simplest structure and the structure which can obtain decomposition efficiency reliably. One embodiment of the most typical waste treatment apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る廃棄物処理装置の概略図である。 FIG. 1 is a schematic view of a waste treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る廃棄物処理装置1は、前記シリカアルミナ触媒が所定量(充填量)だけ充填された処理部2に被処理物を所定量(投入量)だけ投入する投入部3と、前記処理部2内に設けられ、前記被処理物を前記シリカアルミナ触媒と接触させながら攪拌する攪拌部4と、前記処理部2内の雰囲気温度を所定の温度に保つことで、前記被処理物を所定の温度に保つ温度制御部5と、前記処理部2内に所定のアミノ酸を間欠的に所定量ずつ噴霧する供給部6とを備える。
As shown in FIG. 1, a waste treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention has a predetermined amount (input amount) of an object to be processed in a
前記処理部2は、略長方形に構成され、当該処理部2の上方に設けられた投入口21から被処理物が内部に投入される。前記処理部2の内部には、前記被処理物の投入量に対応して、前記シリカアルミナ触媒が所定の充填量(例えば、重量比で被処理物の量の4倍量)だけ予め充填されている(図示せず)。尚、前記処理部2の大きさは、当然、前記被処理物の投入量とシリカアルミナ触媒の充填量を加算した量よりも大きい。
The
前記投入部3は、主として被処理物を搬送する第一の搬送部31と、当該第一の搬送部31から搬送された被処理物を破砕する破砕部32と、当該破砕された被処理物を前記処理部2の投入口21に搬送する第二の搬送部33とを備える。
The
前記第一の搬送部31は、作業者がトレイ部31aに被処理物を投入すると、当該トレイ部31aから投入された被処理物をベルトコンベア31bにより前記破砕部32の投入口32aへ搬送(案内)し、当該投入口32aに被処理物を投入(落下)させる。前記破砕部32は、前記投入口32aから投入された被処理物をカッター(図示せず)で切断・破砕して、前記第二の搬送部33の投入口33aへ投入する。前記第二の搬送部33は、破砕された被処理物をバケットコンベア33bにより前記処理部2の投入口21へ搬送し、投入することになる。
When the operator inputs the workpieces to the
前記攪拌部4は、前記処理部2内に設けられた回転軸41と、当該回転軸41の周面から放射状に外部へ突出した撹拌翼42と、前記回転軸41を回転させる回転制御部43とを備える。前記撹拌翼42は、どのような形状でも構わないが、前記回転軸41の周面から放射状に3箇所外部に突出し、当該回転軸41から略垂直方向に延伸し、その先端が当該回転軸41に略平行に屈折した形状である。前記回転制御部43による回転軸41の回転速度は、どのような回転速度でも構わないが、比較的遅い回転速度、例えば、0.01rad/sec−1.00rad/secの範囲内で設定される。
The stirring
前記温度制御部5は、前記処理部2内の上方近傍に設けられた電気ヒータ51と、前記処理部2内の所定の位置に設けられた温度センサ52と、当該温度センサ52の検出温度に対応して前記電気ヒータ51に電力を供給し加温制御する制御部53とを備える。前記制御部53には、所定の下限値(25度、35度、45度など)と上限値(45度、50度、60度など)が所定のメモリに予め設定されており、前記温度センサ52の検知温度が下限値未満となると、前記制御部53が電気ヒータ51に通電して加熱し、前記温度センサ52の検知温度が上限値を超えると、前記制御部53が電気ヒータ51への通電を停止して加温を停止する。このようにして、前記処理部2の雰囲気温度は、所定の温度の範囲内に維持されることになる。
The
前記供給部6は、所定量のアミノ酸を噴霧するノズル61と、当該ノズル61に供給されるアミノ酸を貯蔵する貯蔵部(図示せず)と、前記ノズル61の噴霧を制御する噴霧制御部62とを備える。前記ノズル61は、処理部2内の被処理物及びシリカアルミナ触媒の上表面にアミノ酸が所定量(10ml、30ml、50mlなど)だけ噴霧されるように予め設計されている。又、前記噴霧制御部62には、経過時間を計測するタイマーが内蔵されるとともに、前記噴霧に対応する噴霧時間(0.5分、1.0分など)と当該噴霧の停止に対応する停止時間(1時間、2時間、3時間など)とが所定のメモリに予め設定されている。前記噴霧制御部62が、タイマーを用いて噴霧時間だけ所定量のアミノ酸の噴霧を継続し、これが完了すると、停止時間だけ前記アミノ酸の噴霧を停止する。前記噴霧制御部62は、このようなアミノ酸の噴霧と、当該噴霧の停止とを繰り返し実行するため、これにより、前記被処理物及びシリカアルミナ触媒にアミノ酸を間欠的に供給することが可能となる。
The
更に、前記処理部2の上方近傍には、被処理物の分解後に生じる二酸化炭素を含む空気を排気する排気口22が設けられ、当該排気口22には、入力された空気を冷却して当該空気内に含まれる水分などを処理部2に返す凝縮器7(コンデンサー、熱交換器など)が設けられている。前記凝縮器7では、冷却しきれない空気は、後続のフィルタ8(ヘパフィルター)に排出し、液体化した水分は図示しないイオン交換樹脂を介して処理部2に返すよう構成される。これにより、仮に、分解後の空気に有害物質が含まれていたとしても、当該有害物質を水分に含ませて除去するため、外部に有害物質が排出されるおそれはない。
Further, an
又、前記フィルタ8では、排出された空気内に含まれる有害物質を更に除去するよう構成され、除去後の空気は、前記フィルタ8の後続に設けられた加熱消臭部9により、加熱・消臭されて外部へ排気される。これにより、被処理物を分解処理することにより生じた空気を完全に無害化した空気として外部へ放出することが可能となる。
The
又、前記処理部2の下方近傍には、内部の被処理物の分解後の水や残渣(分解不可の物質)を排出する排出部(図示せず)が予め設けられており、被処理物の分解量に応じて、適時にその水や残渣を排出出来るように構成されている。更に、前記処理部2の所定の位置には、前記シリカアルミナ触媒を交換するための開閉自在の開閉部も設けられている。
In addition, a discharge unit (not shown) for discharging water and residue (non-decomposable substance) after decomposition of the internal processing object is provided in the vicinity of the lower part of the
又、前記処理部2の内圧は、本発明の目的を阻害しない限り、特に調整する必要がなく、自然圧であるが、必要に応じて圧力センサと圧力制御部を追加して設けて、前記処理部の内圧を所定の圧力の範囲内で調整するよう構成しても構わない。
Further, the internal pressure of the
以上が、最も典型的な廃棄物処理装置の一実施態様例の説明である。前記凝縮器7、フィルタ8、加熱消臭部9などは、特に設けても設けなくても良い。
The above is the description of one embodiment of the most typical waste treatment apparatus. The
尚、図1に示す廃棄物処理装置1の処理部2は、槽式(バッチ式)で構成しているが、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定はなく、スクリュー等を用いた連続式であっても構わない。又、図1に示す廃棄物処理装置1の処理部2は、一槽としているが、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定はなく、処理部2のシリカアルミナ触媒の分解能力に応じて、複数の処理部2を直列又は並列に接続したり多段式の処理部2としたりしても構わない。
In addition, although the
<実施例等>
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はその適用が本実施例に限定されるものでない。
<Examples>
Examples of the present invention will be described below, but the application of the present invention is not limited to these examples.
<シリカアルミナ触媒の調整>
関西地方の特定の畑の土壌から土壌菌(バチルス菌)を採取して、当該バチルス菌を菌体液(培地)(500ml)に入れて、所定の育成器に投入した。前記育成器の育成温度は、35度−45度の範囲内となるように設定し、前記菌体液に対して30mlのアミノ酸(市販の麦焼酎と市販の酢と市販の黒砂糖とを1:1:1で混合した混合液を蒸留して濃縮した蒸留残液)を2時間毎に間欠的に供給した。当該供給は、約3月程度繰り返し行うことで、前記土壌菌を育成した。尚、前記アミノ酸は、市販の芋焼酎と市販の酢と市販の砂糖とを1:1:1で混合した混合液を蒸留して濃縮した蒸留残液でも同様であった。
<Preparation of silica-alumina catalyst>
Soil fungi (Bacillus bacteria) were collected from the soil of a specific field in the Kansai region, and the Bacillus bacteria were put into a cell solution (medium) (500 ml) and put into a predetermined incubator. The growth temperature of the incubator is set to be within a range of 35 degrees to 45 degrees, and 30 ml of amino acid (commercial barley shochu, commercial vinegar and commercial brown sugar is 1: A distillation residue obtained by distilling and concentrating the mixed solution mixed at 1: 1 was fed intermittently every 2 hours. The supply was repeated for about three months to grow the soil fungus. In addition, the said amino acid was the same also in the distillation residual liquid which distilled and concentrated the liquid mixture which mixed commercially available shochu shochu, commercially available vinegar, and commercially available sugar 1: 1: 1.
次に、前記育成したバチルス菌を含む菌体液50kgに対して、予め調整しておいた球状で多孔質のシリカアルミナ触媒を20kg投入し、全ての菌体液を当該シリカアルミナ触媒内に浸透・吸収させ、数日間放置することで、前記シリカアルミナ触媒にバチルス菌を担持させた。 Next, 20 kg of a spherical and porous silica-alumina catalyst prepared in advance is added to 50 kg of the bacterial cell liquid containing the grown Bacillus bacteria, and all the bacterial cell liquids penetrate and absorb into the silica-alumina catalyst. And allowed to stand for several days to allow Bacillus bacteria to be supported on the silica-alumina catalyst.
ここで、前記シリカアルミナ触媒として、当該シリカアルミナ触媒100重量%に対してSiO2の含有量は42重量%、Al2O3の含有量は14重量%、CaOの含有量は38重量%、三成分の合計量は94重量%であり、その気孔率は54%、平均孔径は85μmであるシリカアルミナ触媒を用いた。球径は3mmである。 Here, as the silica alumina catalyst, the content of SiO 2 is 42% by weight, the content of Al 2 O 3 is 14% by weight, and the content of CaO is 38% by weight with respect to 100% by weight of the silica alumina catalyst. A total amount of the three components was 94% by weight, a silica alumina catalyst having a porosity of 54% and an average pore diameter of 85 μm was used. The sphere diameter is 3 mm.
<シリカアルミナ触媒による被処理物の分解処理と測定値>
上述で得られたシリカアルミナ触媒と、図1に示した廃棄物処理装置1とを用いて、被処理物の分解処理を実施した。
<Decomposition treatment and measured values of silica-alumina catalyst>
Using the silica alumina catalyst obtained above and the waste treatment apparatus 1 shown in FIG.
先ず、前記廃棄物処理装置1において、本発明に係るシリカアルミナ触媒を処理部2に50kgだけ予め充填し、前記攪拌部4の撹拌翼42をゆっくり攪拌するように設定した。前記攪拌部4の攪拌速度は、人が目で追うことが出来る程度の攪拌速度(例えば、0.1rad/sec)である。又、前記温度制御部5を前記処理部2内の雰囲気温度が約52度に保持されるように設定し、前記供給部6を3時間毎に20ml−50mlだけアミノ酸(芋焼酎と黒糖焼酎とを組み合わせた蒸留残液)を噴霧(供給)するように設定した。尚、前記雰囲気温度を約52度に保持するように設定することで、投入する被処理物(及び前記シリカアルミナ触媒)の温度を35度から45度に保つことが出来る。
First, in the waste treatment apparatus 1, 50 kg of the silica alumina catalyst according to the present invention was previously filled in the
次に、被処理物(廃棄物)として、福島県近辺で採取された稲藁と牛糞を用意し、前記廃棄物処理装置1の投入部3を介して、これらを1回の投入量を稲藁20kg、牛糞30kgとし、24時間に2回(約12時間毎に1回)投入し、その後の被処理物の減容残存率を目視で確認した。ここで、前記減容残存率とは、被処理物(稲藁、牛糞)を投入した時点の減容残存率を100%とし、これを基準として当該被処理物が減容(分解)した程度を示す割合である。
Next, rice straw and cow dung collected in the vicinity of Fukushima Prefecture are prepared as the objects to be treated (waste), and these are input to rice through the
24時間、廃棄物処理装置を駆動させて、前記被処理物とシリカアルミナ触媒とを接触させ、分解処理した結果、24時間経過後の稲藁、牛糞の被処理物の減容残存率は、いずれも1%程度であった。これにより、本発明では、被処理物を短時間で分解させることが可能であることが理解される。 As a result of driving the waste treatment apparatus for 24 hours to bring the treatment object into contact with the silica-alumina catalyst and performing the decomposition treatment, the volume reduction residual rate of the treatment object of rice straw and cow dung after 24 hours is Both were about 1%. Thereby, in this invention, it is understood that a to-be-processed object can be decomposed | disassembled in a short time.
又、放射線量測定装置(堀場製作所製 Radi(PA−100))を用いて、本発明の廃棄物処理装置1の処理部2に吸い込まれる空気の放射線量(第一の放射線量)と、当該廃棄物処理装置1に投入される稲藁の放射線量(第二の放射線量)と、牛糞の放射線量(第三の放射線量)と、当該廃棄物処理装置1の加熱消臭部9から排出される空気の放射線量(第四の放射線量)を測定した。
Further, using a radiation dose measuring device (Radi (PA-100) manufactured by Horiba Seisakusho), the radiation dose of air sucked into the
その結果、第一の放射線量は約0.495μSv/hであり、第二の放射線量は約2.425μSv/hであり、第三の放射線量は約1.169μSv/hであり、第四の放射線量は約0.484μSv/hであった。これにより、本発明の廃棄物処理装置1から排出される空気の放射線量は、当該廃棄物処理装置1に入る空気の放射線量と同等であり、更に、空気の放射線量よりも数倍の放射線量を有する被処理物(稲藁、牛糞)を本発明の廃棄物処理装置1に投入したとしても外部に全く放出されなかったことが理解される。そのため、本発明の廃棄物処理装置1は、被処理物を短時間で分解・減容するとともに、仮に被処理物に放射性物質が含まれていたとしても、その放射性物質を外部に放出しない、極めて安全性の優れる廃棄物処理装置1であることが理解される。 As a result, the first radiation dose is about 0.495 μSv / h, the second radiation dose is about 2.425 μSv / h, the third radiation dose is about 1.169 μSv / h, The radiation dose was about 0.484 μSv / h. Thereby, the radiation dose of the air discharged from the waste treatment apparatus 1 of the present invention is equivalent to the radiation dose of the air entering the waste treatment apparatus 1, and further, radiation several times larger than the radiation dose of air. It will be understood that even if a material to be treated (rice straw, cow dung) having an amount is put into the waste treatment apparatus 1 of the present invention, it was not released to the outside at all. Therefore, the waste treatment apparatus 1 of the present invention decomposes and reduces the volume of the object to be processed in a short time, and does not release the radioactive substance to the outside even if the object to be processed contains a radioactive substance. It is understood that the waste disposal apparatus 1 is extremely safe.
更に、5日間に渡って、1日毎に上述した稲藁20kgを前記処理部2に投入するとともに、上述した牛糞30kgを1回だけ投入し、本発明の廃棄物処理装置1を、一回目の稲藁と牛糞の投入から7日間継続して駆動させた。つまり、本発明の廃棄物処理装置1の処理部2には、稲藁20kgが合計7回、牛糞30kgが合計3回、7日間に投入されたことになる。もちろん、その期間中でも、一回目以降に投入した稲藁や牛糞は継続して分解され、水、二酸化炭素となっている。
Furthermore, for 5 days, 20 kg of rice straw described above is input to the
7日間経過後に、本発明の廃棄物処理装置1の処理部2に投入する前の稲藁、牛糞、当該処理部2における処理後のシリカアルミナ触媒(菌床)、当該処理部2における分解後の残渣物、分解後の上澄み液、前記廃棄物処理装置1のフィルタ8通過後に存在する水のそれぞれの放射能の強さを所定の環境分析センターに依頼して測定した。
After 7 days have passed, rice straw, cow dung, silica alumina catalyst (bacteria bed) after treatment in the
その結果、稲藁の放射能の強さは、セシウム134で39000Bq/kg、セシウム137で50000Bq/kgであり、牛糞の放射能の強さは、セシウム134で1000Bq/kg、セシウム137で1300Bq/kgであった。ここで、上述のように稲藁20kgが合計7回、牛糞30kgが合計3回だけ前記処理部2に投入されていることから、当該稲藁、牛糞に含まれる放射性物質が分解されないとすれば、当該処理部2には、(50000Bq/kg+39000Bq/kg)×7回+(1000Bq/kg+1300Bq/kg)×3回=629900Bq/kgの放射能物質が蓄積されている筈である。
As a result, the radioactivity intensity of rice straw was 39000 Bq / kg for cesium 134 and 50000 Bq / kg for cesium 137, and the radioactivity intensity of cow dung was 1000 Bq / kg for cesium 134 and 1300 Bq / kg for cesium 137. kg. Here, as described above, 20 kg of rice straw is put into the
一方、前記処理部2における処理後のシリカアルミナ触媒の放射能の強さは、セシウム134で3800Bq/kg、セシウム137で4900Bq/kgであり、分解後の残渣物の放射能の強さは、セシウム134で2100Bq/kg、セシウム137で2700Bq/kgであり、分解後の上澄み液の放射能の強さは、セシウム134で980Bq/kg、セシウム137で1400Bq/kgであった。これらの結果からも明らかなように、前記処理部2における放射性物質の放射能の強さが著しく軽減されていることが理解される。更に、驚くべきことに、フィルタ8通過後に存在する水の放射能の強さは、セシウム134で「検出せず」(検出限界以下)であり、セシウム137で「検出せず」であった。
On the other hand, the activity of the silica alumina catalyst after the treatment in the
これにより、本発明の廃棄物処理装置1は、被処理物を短時間で分解・減容するだけでなく、当該被処理物に含まれる放射性物質の放射能の強さを著しく軽減し、当該被処理物をほぼ無害化することが出来ることが理解される。 As a result, the waste treatment apparatus 1 of the present invention not only decomposes and reduces the volume of the object to be treated in a short time, but also significantly reduces the intensity of radioactivity of the radioactive material contained in the object to be treated. It will be understood that the object to be processed can be made substantially harmless.
尚、前記分解後の上澄み液の成分を所定の水質分析センターに依頼して測定したところ、水質(電導率)が2000μS/cm以上であり、pHが6.5であり、Ca濃度が407mg/Lであり、全硬度が55.8mg/Lであり、硝酸由来窒素濃度が5mg/L以上であり、シリカ濃度が100mg/L以上であった。この結果によりCa濃度が著しく高くなっていることが理解される。本発明者は、前記シリカアルミナ触媒のバチルス菌が、セシウム134、セシウム137を含む被処理物を分解する際に、当該セシウム134、セシウム137をバリウム、カルシウムへ崩壊を促して、放射能の強さを軽減したと推察している。 The components of the supernatant after the decomposition were measured by requesting a predetermined water quality analysis center. The water quality (conductivity) was 2000 μS / cm or more, the pH was 6.5, and the Ca concentration was 407 mg / L, the total hardness was 55.8 mg / L, the nitric acid-derived nitrogen concentration was 5 mg / L or more, and the silica concentration was 100 mg / L or more. From this result, it is understood that the Ca concentration is remarkably high. When the Bacillus bacterium of the silica-alumina catalyst decomposes an object to be treated containing cesium 134 and cesium 137, the inventor promotes the decay of the cesium 134 and cesium 137 into barium and calcium, thereby increasing the radioactivity. I guess that has reduced.
このように、本発明では、土壌から採取された土壌菌であるバチルス菌を含む菌体液に所定の育成温度で所定のアミノ酸を所定の供給量だけ間欠的に供給することを繰り返して所定の育成期間だけ育成し、当該育成したバチルス菌の菌体液を多孔質のシリカアルミナ触媒に含浸させることで、当該バチルス菌を担持させたシリカアルミナ触媒を廃棄物処理用のシリカアルミナ触媒として採用する。これにより、被処理物を短時間で水と二酸化炭素に分解することが出来るとともに、当該被処理物に含まれる放射性物質の放射能の強さを著しく軽減することが可能となる。 As described above, in the present invention, a predetermined growth is repeated by repeatedly supplying a predetermined amino acid by a predetermined supply amount at a predetermined growth temperature to a bacterial liquid containing Bacillus bacteria that are soil bacteria collected from soil. The porous silica-alumina catalyst is impregnated with the cultivated Bacillus bacteria solution for a period, and the silica-alumina catalyst carrying the Bacillus is used as a silica-alumina catalyst for waste treatment. Thereby, while being able to decompose | disassemble a to-be-processed object into water and a carbon dioxide, it becomes possible to reduce remarkably the radioactivity intensity | strength of the radioactive substance contained in the said to-be-processed object.
又、本発明では、前記シリカアルミナ触媒が所定量だけ充填された処理部に被処理物を所定量だけ投入するステップと、前記被処理物を前記シリカアルミナ触媒と接触させながら攪拌するとともに、前記処理部内の雰囲気温度を所定の温度に保つことで、当該被処理物を所定の温度に保つステップと、前記処理部内に所定のアミノ酸を間欠的に所定量ずつ噴霧するステップとを備える廃棄物処理方法を採用することが出来る。このような構成であっても、上述と同様の作用効果を得ることが可能となる。 Further, in the present invention, a step of adding a predetermined amount of the object to be processed into the processing portion filled with a predetermined amount of the silica alumina catalyst, agitating while the object to be processed is in contact with the silica alumina catalyst, A waste treatment comprising: maintaining an atmosphere temperature in a processing unit at a predetermined temperature to maintain the object to be processed at a predetermined temperature; and spraying a predetermined amino acid intermittently in predetermined amounts in the processing unit The method can be adopted. Even with such a configuration, it is possible to obtain the same effects as described above.
又、本発明では、前記シリカアルミナ触媒が所定量だけ充填された処理部に被処理物を所定量だけ投入する投入部と、前記処理部内に設けられ、前記被処理物を前記シリカアルミナ触媒と接触させながら攪拌する攪拌部と、前記処理部内の雰囲気温度を所定の温度に保つことで、前記被処理物を所定の温度に保つ温度制御部と、前記処理部内に所定のアミノ酸を間欠的に所定量ずつ噴霧する供給部とを備える廃棄物処理装置を採用することが出来る。このような構成であっても、上述と同様の作用効果を得ることが可能となる。 In the present invention, a processing unit filled with a predetermined amount of the silica-alumina catalyst is charged with a predetermined amount of processing object, and is provided in the processing unit, and the processing object is the silica-alumina catalyst. A stirring unit that stirs while contacting, a temperature control unit that maintains the processing object at a predetermined temperature by maintaining an atmospheric temperature in the processing unit at a predetermined temperature, and a predetermined amino acid in the processing unit intermittently It is possible to employ a waste treatment apparatus including a supply unit that sprays a predetermined amount. Even with such a configuration, it is possible to obtain the same effects as described above.
以上のように、本発明に係るシリカアルミナ触媒は、工業、農業、漁業等の様々な分野で使用される廃棄物処理装置等においても有用であり、被処理物を短時間で分解することが出来るとともに、当該被処理物に含まれる放射性物質の放射能の強さを著しく軽減することが可能な廃棄物処理用シリカアルミナ触媒及びそれを用いた廃棄物処理方法、廃棄物処理装置として有効である。 As described above, the silica-alumina catalyst according to the present invention is useful also in a waste treatment apparatus used in various fields such as industry, agriculture, and fishery, and can decompose a material to be treated in a short time. It is effective as a silica-alumina catalyst for waste treatment, a waste treatment method using the same, and a waste treatment apparatus capable of remarkably reducing the intensity of radioactivity of the radioactive material contained in the treatment object. is there.
1 廃棄物処理装置
2 処理部
3 投入部
4 攪拌部
5 温度制御部
6 供給部
7 凝縮部
8 フィルタ
9 加熱消臭部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
土壌から採取された土壌菌であるバチルス菌を含む菌体液に所定の育成温度で所定のアミノ酸を所定の供給量だけ間欠的に供給することを繰り返して所定の育成期間だけ育成し、前記供給されるアミノ酸として、焼酎と酢と砂糖とを混合した混合液を蒸留して濃縮した蒸留残液を用い、当該育成したバチルス菌の菌体液を多孔質のシリカアルミナ触媒に含浸させることで、当該バチルス菌を担持させた
シリカアルミナ触媒。 In silica alumina catalyst for waste treatment,
Repeat to supply only intermittently predetermined supply quantity a given amino acid at a predetermined growth temperature in bacteria fluids containing Bacillus bacteria is soil bacterium collected from soil and grown predetermined rearing period, is the supply As an amino acid to be used, a distillate obtained by distilling and concentrating a mixed solution of shochu, vinegar and sugar is used to impregnate a porous silica-alumina catalyst with a bacterial cell solution of the grown Bacillus bacterium, so that the Bacillus Silica alumina catalyst carrying bacteria.
請求項1に記載のシリカアルミナ触媒。 The silica alumina catalyst according to claim 1, wherein the growth temperature is in a range of 25 degrees to 50 degrees.
請求項1又は2に記載のシリカアルミナ触媒。 The silica-alumina catalyst according to claim 1 or 2, wherein the amino acid is intermittently supplied at any time interval of 0.5 hours to 6 hours.
請求項1−3のいずれか一項に記載のシリカアルミナ触媒。 The silica-alumina catalyst according to any one of claims 1 to 3 , wherein a single amino acid supply amount is in a range of 30 ml to 50 ml with respect to 1000 ml of the bacterial cell liquid.
請求項1−4のいずれか一項に記載のシリカアルミナ触媒。 The silica-alumina catalyst contains 40 to 45% by weight of SiO2, 13 to 17% by weight of Al2O3 and 36 to 45% by weight of CaO with respect to 100% by weight of the silica-alumina catalyst. The silica-alumina catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the total of the three components contained is 89 to 100% by weight.
前記シリカアルミナ触媒が所定量だけ充填された処理部に被処理物を所定量だけ投入するステップと、
前記被処理物を前記シリカアルミナ触媒と接触させながら攪拌するとともに、前記処理部内の雰囲気温度を所定の温度に保つことで、当該被処理物を所定の温度に保つステップと、
前記処理部内に所定のアミノ酸を間欠的に所定量ずつ噴霧するステップと
を備える廃棄物処理方法。 In the waste disposal method using the silica alumina catalyst as described in any one of Claims 1-5 ,
Charging a predetermined amount of an object to be processed into a processing unit filled with the silica alumina catalyst by a predetermined amount;
Stirring the object to be treated in contact with the silica-alumina catalyst and maintaining the object temperature at a predetermined temperature by maintaining an atmospheric temperature in the processing unit at a predetermined temperature;
Spraying a predetermined amount of a predetermined amino acid into the processing unit intermittently in a predetermined amount.
前記シリカアルミナ触媒が所定量だけ充填された処理部に被処理物を所定量だけ投入する投入部と、
前記処理部内に設けられ、前記被処理物を前記シリカアルミナ触媒と接触させながら攪拌する攪拌部と、
前記処理部内の雰囲気温度を所定の温度に保つことで、前記被処理物を所定の温度に保つ温度制御部と、
前記処理部内に所定のアミノ酸を間欠的に所定量ずつ噴霧する供給部と
を備える廃棄物処理装置。
In the waste processing apparatus using the silica alumina catalyst as described in any one of Claims 1-5 ,
A charging unit for charging a predetermined amount of an object to be processed into a processing unit filled with the silica alumina catalyst by a predetermined amount;
A stirring unit that is provided in the processing unit and stirs while the object to be processed is in contact with the silica alumina catalyst;
A temperature control unit for maintaining the processing object at a predetermined temperature by maintaining an atmospheric temperature in the processing unit at a predetermined temperature;
A waste treatment apparatus comprising: a supply unit that intermittently sprays a predetermined amount of a predetermined amino acid into the processing unit.
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