JPH1190402A

JPH1190402A - 有機性廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JPH1190402A
Application number: JP25959497A
Authority: JP
Inventors: Koichi Uemura; 康一植村; Yoichiro Sugihara; 陽一郎杉原
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】汚泥、酒粕、野菜あるいは草木等の細胞壁を
有する細胞から構成される有機性廃棄物を効率良く処理
することのできる有機性廃棄物の処理方法を提供する。【解決手段】細胞壁を有する細胞から構成される有機
性廃棄物の細胞を破砕処理した後、破砕物から液状物を
分離することなしに発酵処理を行うことを特徴とする有
機性廃棄物の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥、酒粕、野菜
あるいは草木等の細胞壁を有する細胞から構成される有
機性廃棄物を、微生物の能力を利用して発酵処理する有
機性廃棄物の処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、廃棄物の埋立地の減少から廃棄物
をリサイクル等によって減少させることが推進されてい
る。生ゴミ、汚泥等の有機性廃棄物は、微生物によって
容易に分解処理することができ、さらに処理物は堆肥、
飼料、土壌改良剤等として利用することができるため、
近年、有機性廃棄物の微生物処理が盛んに行われるよう
になってきている。この微生物処理の一般的な方法は、
おがくず等の水分調整剤に有機性廃棄物を加え、撹拌、
通気を行うことにより微生物を増殖させて有機性廃棄物
を発酵処理する方法であり、発酵処理速度を向上させる
ため、撹拌方法、通気方法、含水率調整あるいは特殊な
微生物の添加等に関して、さまざまな改良、改善が行わ
れている。

【０００３】また、発酵処理速度を向上させるため、有
機性廃棄物を粉砕機によって粉砕して表面積を上げた
り、有機性廃棄物を数ｃｍの大きさに裁断して処理物の
通気性を上げ、さらに、含水率を低下させたり、有機性
廃棄物を１００℃以上で加熱処理することによって処理
物に含まれる骨、殻等の分解しづらい物質を軟化させる
とともに油脂分を変性させた後、減圧状態におくことに
より、水分を蒸発又は昇華させたり（特開平７−３１３
９５９号公報参照）、有機性廃棄物を細かく粉砕した
り、圧力と熱によって破砕した後、遠心分離、フィルタ
ープレスあるいは特殊な圧縮装置を用いて固液分離し
て、細胞壁画分と繊維質画分を含む固形物のみを分離す
る（特開昭５４−２４４５７号公報及び特開昭５６−８
７４９８号公報参照）等、予め有機性廃棄物に前処理を
施す方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法のうち、有機性廃棄物を粉砕又は裁断する方法で
は、汚泥、酒粕、野菜あるいは草木等の細胞壁を有する
細胞から構成される物質では、処理速度が十分向上しな
いという問題点があった。また、前処理を行った有機性
廃棄物から液状分を分離する方法では、固液分離のため
の付属の装置が必要であるとともに、分離した液体成分
には高濃度の有機物が含まれるため、排水処理設備が必
要であるという問題点があり、さらに、分解されやすい
細胞質成分を除去してしまうために発酵初期の微生物活
動が遅れ、発酵処理に時間がかかるという問題点があっ
た。

【０００５】本発明は、一般に処理速度の遅い汚泥、酒
粕、野菜あるいは草木等の細胞壁を有する細胞から構成
される有機性廃棄物を効率良く処理することのできる有
機性廃棄物の処理方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、細胞を破砕し
た有機性廃棄物を固液分離せずにそのまま発酵処理する
ことにより、その処理速度を著しく向上させることがで
きることを見いだし、本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は、細胞壁を有する細胞から構成される有
機性廃棄物の細胞を破砕処理した後、破砕物から液状物
を分離することなしに発酵処理を行うことを特徴とする
有機性廃棄物の処理方法を要旨とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明でいう細胞壁を有する細胞から構成される有機性
廃棄物としては、例えば、汚泥、酒粕、野菜、草木等が
挙げられる。

【０００８】本発明においては、まず、このような有機
性廃棄物の細胞を破砕する。本発明でいう細胞の破砕と
は、発酵処理の前処理として一般に行われる破砕機、粉
砕機等を用いた、数cm単位の大きさへの破砕、粉砕とは
異なり、有機性廃棄物を構成する細胞を破砕すること、
すなわち、細胞の持つ細胞壁を破壊することをいう。本
発明においては、細胞は完全に破砕されている必要はな
く、細胞壁の一部が壊れ、細胞質成分が侵出するような
状況であればよい。

【０００９】細胞を破砕する方法としては、例えば、加
熱、加圧、加熱及び加圧、オートクレーブ、凍結融解、
超音波、有孔円板式ミル、コランダム円板式ミル、歯付
きコロイドミル、カッターミル、ハンマーミル等のミ
ル、ホモジナイザー、歯付きミキサー等のミキサー、ブ
レンダー等の物理的手段による破砕、オゾン、酸、塩
基、酵素等の化学的手段による破砕等が挙げられる。野
菜、草木等の細胞は大きいため、いずれの方法でも十分
に細胞を破砕することができるが、汚泥、酒粕等の微生
物が主体となっている場合には、野菜、草木等に比べて
細胞が小さく堅いため、加熱、加圧、加熱及び加圧、オ
ートクレーブ、ビーズミル、超音波、オゾン等によって
細胞を破砕することが好ましい。特に、加熱及び加圧、
オートクレーブ処理等の方法によって細胞を破砕する場
合には、高圧状態から急激に常圧に戻すことによって細
胞をより効果的に破砕することができる。なお、酸や塩
基を用いて細胞を破砕した場合には、次の発酵に差し障
りのないｐＨに調整しておくことが好ましい。

【００１０】本発明においては、できるだけ多くの細胞
が破砕されていることが望ましく、処理した細胞のうち
７０％以上が破砕されていることが好ましく、特に、９
０％以上が破砕されていることが好ましい。

【００１１】細胞の破砕状況を確認する方法としては、
顕微鏡観察、細胞外に溶出した細胞質成分の測定等が挙
げられる。植物細胞のように比較的細胞が大きな場合に
は、直接顕微鏡で観察することができるが、汚泥、酒粕
等のように細胞が小さい場合及び顕微鏡では確認できな
かった場合には、細胞外に溶出した細胞質成分を測定す
る方法が有用である。測定項目となる細胞質成分として
は、溶出したタンパク質、ＤＮＡ、ＡＴＰ等が挙げられ
るが、溶出した全有機炭素量を測定することによっても
容易に細胞の破砕状況を確認することができる。

【００１２】溶出した全有機炭素量により細胞の破砕状
況を確認するには、例えば以下のようにすればよい。細
胞破砕処理を行った有機性廃棄物を蒸留水に懸濁した
後、遠心分離によって沈殿物を取り除き、上清中の全有
機炭素量をＴＯＣ計等を用いて測定し、これを細胞外溶
出全有機炭素量とする。また、細胞破砕処理を行う前の
有機性廃棄物又は細胞破砕処理を行った有機性廃棄物を
１Ｎの苛性ソーダで２４時間溶解処理した後、１Ｎの塩
酸によって中和を行い、遠心分離によって沈殿物を取り
除いた後、上清中の全有機炭素量を測定し、これをコン
トロールとする。コントロールに対する試料の細胞外溶
出全有機炭素量（以下ＴＯＣ溶出率という）を計算し、
細胞の破砕状況を確認する。なお、ＴＯＣ溶出率が高い
程、多くの細胞が破砕されていることがわかる。本発明
においては、このＴＯＣ溶出率が１０％以上であること
が好ましく、特に、２０％以上であることが好ましい。

【００１３】次に、本発明においては、このようにして
細胞を破砕して得られた破砕物を、固液分離することな
しに発酵処理する。本発明でいう発酵処理とは、破砕物
中の有機物を微生物の作用によって分解することであ
る。発酵処理には、嫌気性発酵と好気性発酵があるが、
本発明においてはどちらの方法でもよい。

【００１４】嫌気性発酵処理を行う場合には、含水率を
４０％以上、さらに７０％以上となるように調整するこ
とが好ましく、好気性発酵処理を行う場合には、含水率
を４０〜７０％、さらに４０〜６０％に調節し、通気を
行いながら発酵させることが好ましい。含水率が４０％
以下では、微生物の活性が著しく低下するため好ましく
ない。また、含水率が７０％以上であると好気的な発酵
を行うことは困難となるため好ましくない。含水率を調
節する方法としては、水分調整剤として、堆肥、飼料、
発酵菌そのもの、おがくず、バーク等を加えればよい。

【００１５】発酵は、特に特別な発酵菌を添加しなくて
も有機性廃棄物に付着している微生物あるいは空中から
混入した浮遊菌、また、水分調節の目的で堆肥や飼料を
添加した場合にはこれらに付着している微生物により十
分に進むが、高温、高圧、超音波、ビーズミル、オゾ
ン、酸、塩基等の手段によって細胞を破砕した場合に
は、有機性廃棄物に付着している微生物は死滅している
可能性が高く、また、嫌気性発酵を行う場合には浮遊菌
の混入が望めないため、このような場合には、堆肥や飼
料あるいは単離した発酵菌を添加することが好ましい。

【００１６】発酵の条件としては、特に限定されるもの
ではないが、好気性発酵処理を行う場合には、攪拌を１
日１回以上行うことが望ましく、さらに、積極的に通気
を行うことにより好適に処理を行うことができる。ま
た、嫌気性発酵処理を行う場合には、できるだけ密閉を
保てる容器内で嫌気的に攪拌を行うことにより好適に処
理を行うことができる。

【００１７】本発明においては、発酵菌、堆肥、水分調
整剤等を含有する処理槽のなかに、細胞破砕した有機性
廃棄物を加えて発酵を行うことにより、有機性廃棄物を
連続して処理することも可能である。

【００１８】このようにして発酵処理して得られた処理
物は、堆肥あるいは飼料として利用することができる。
特に本発明においては、破砕物を固液分離することなし
に発酵処理しているため、窒素やリン等の肥効成分を豊
富に含んでおり、堆肥として有用である。

【００１９】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２０】実施例１、比較例１水産加工場の脱水汚泥（含水率８７％）１５０ｇを、１
２８℃、２．２ｋｇ／ｃｍ²で２０分間オートクレーブ
処理した後、急激に大気圧に戻し、汚泥中の細胞を破砕
した。この処理により汚泥中の細胞は完全に死滅し、こ
の処理物のＴＯＣ溶出率は２４％であった。この汚泥
に、含水率が約５０％となるよう種堆肥（含水率３４
％）２５０ｇを添加・混合した後、３００ｍｌの容器に
入れて室温に放置し、処理物の温度を経時的に測定した
（実施例１）。また、比較のため、細胞破砕処理を行っ
ていない汚泥についても、上記と同様に種堆肥と混合し
て放置し、処理物の温度を経時的に測定した（比較例
１）。その結果を図１に示す。図１は、細胞の破砕処理
を行った場合及び行わなかった場合の処理物の温度の経
時変化を示す図であり、縦軸に処理物の温度を、横軸に
放置時間を示している。図１から、細胞破砕処理した汚
泥では細胞破砕処理しなかった汚泥に比べて約２倍の速
度で温度が上昇しており、細胞の破砕処理を行うことに
よって発酵が促進されていることがわかる。

【００２１】実施例２〜３、比較例２０．５〜１ｃｍ角程度に細切りしたホウレンソウの茎部
分６２ｇ及びニンジンのへた部分１０ｇを、密閉容器に
入れて、１２１℃、１．５ｋｇ／ｃｍ²で１５分間オー
トクレーブ処理した後、急激に大気圧に戻して細胞破砕
処理を行った（実施例２）。また、これとは別に同じ試
料（野菜）を家庭用歯付きミキサーにより細胞破砕処理
（１５０００ｒｐｍ、２分間）を行った（実施例３）。

【００２２】これらの細胞の破砕状態を顕微鏡により観
察した。オートクレーブ処理したものは安全カミソリを
用いて０．２ｍｍ以下の薄さに切りだし、スライドガラ
スにのせた後、カバーガラスで押さえつけて観察した。
また、ミキサー処理したものは非常に細かく粉砕されて
いたため、そのままスライドガラスにのせて観察した。
また、比較のため、破砕処理を行っていない野菜の細胞
についてもオートクレーブ処理したものと同様にして観
察した。その結果、破砕処理していないものでは細胞壁
を有する細胞が緻密につながりあった構造が確認された
が、オートクレーブ処理したものでは一部の細胞はその
形状を保っていたものの、ほぼ全てが大きく変形してお
り、細胞構造を保っているかの様に見えた細胞も、カバ
ーガラスをさらに強く押さえつけることによって崩壊し
た。また、ミキサー処理したものでは完全な形をした細
胞はほとんど確認できず、破砕された細胞とともに、細
胞の破片が確認された。

【００２３】このようにして細胞を破砕した野菜の温度
を処理室温まで低下させた後、種堆肥（含水率３４％）
２４０ｇに添加・混合し、さらに水を加えて含水率を約
５０％とした。これらを３００ｍｌの容器に入れて室温
に放置し、混合物の温度を経時的に測定した。また、比
較のため、破砕処理を行っていない野菜についても同様
に種堆肥と混合し、混合物の温度を測定した（比較例
２）。その結果、すべてのサンプルにおいて、試験開始
から約６時間はほぼ一定速度で温度が上昇し、約８時間
後に最高温度に到達した。試験開始初期の１時間当たり
の上昇温度と最高到達温度を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１からわかるように、細胞破砕処理した
ものでは細胞破砕処理しないものに比べて温度上昇が速
く、最高到達温度も高かった。このことから、細胞破砕
処理を行うことによって、野菜屑の発酵処理速度が上昇
することがわかる。

【００２６】実施例４、比較例３〜４２〜３ｃｍ角程度に粗切りしたキャベツの芯部分２００
ｇ、タマネギ７０ｇ及びニンジンのへた部分３０ｇ（合
計３００ｇ、含水率９２．６％、有機物量２２．２ｇ）
を、密閉容器に入れて、１２１℃、１．５ｋｇ／ｃｍ²
で１５分間のオートクレーブ処理を行った後、急激に大
気圧に戻して細胞破砕処理を行った。細胞が破砕されて
いることは顕微鏡観察により確認した。細胞破砕処理を
行った野菜の温度を室温まで低下させた後、種堆肥（含
水率３０％）２００ｇ及びおがくず３００ｇとよく混合
し、水を加えて含水率を約５０％とした。これを、２．
５Ｌの処理容器に入れ、処理容器下部より約０．５ｍｌ
／分の通気を行った。また、処理容器外部への熱放散を
防ぐため、処理容器を恒温槽に入れ、恒温槽の温度が処
理容器内温度より常に１℃低くなるようにコントロール
した。処理期間中、一日に一回程度、処理物全量を処理
容器より取り出し、手で軽く撹拌を行った後、容器にも
どすこと（切り返し）を繰り返した。この間の処理槽内
の温度を経時的に測定した（実施例４）。

【００２７】また、比較のため、同様にして細胞破砕処
理を行った野菜をガーゼで２重に包み、約０．５ｋｇ／
ｃｍ²の圧力をかけて液状物を取り除いたもの（比較例
３）及び細胞破砕処理を行なっていないもの（野菜の粗
切り：比較例４）についても、上記と同様の試験を行っ
た。なお、液状物を取り除いたものでは、１０．７ｇの
有機成分が溶出し、実際の処理有機物量は１１．５ｇで
あった。その結果を図２に示す。図２は、細胞の破砕処
理の有無及び固液分離の有無の発酵に与える影響を示す
図であり、縦軸に処理物の温度を、横軸に放置時間を示
している。図２から、細胞の破砕処理を行ったもの（実
施例４）では処理開始直後から温度の上昇が認められ、
約２日で１次発酵が終了し、その後ほとんど温度の上昇
が認められなかった。一方、細胞の破砕処理を行わなか
ったもの（比較例４）では温度の上昇は緩慢であり、処
理開始４日後においてもゆっくりとした温度上昇が認め
られ、この時点においても１次発酵が継続していること
が確認された。また、細胞破砕後、固液分離したもの
（比較例３）では温度の上昇はほとんど認められなかっ
た。これらの結果より、野菜の細胞を破砕処理した後、
固液分離をすることなしに発酵処理を行うことにより、
野菜の細胞を破砕処理しない場合及び固液分離した後に
発酵処理を行う場合と比べて、発酵処理速度が著しく向
上することがわかる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、有機性廃棄物の発酵処
理速度を著しく向上させることができ、一般に処理速度
の遅い汚泥、酒粕、野菜あるいは草木等の細胞壁を有す
る細胞から構成される有機性廃棄物を効率良く処理する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】細胞の破砕処理を行った場合及び行わなかった
場合の処理物の温度の経時変化を示す図である。

【図２】細胞の破砕処理の有無及び固液分離の有無の発
酵に与える影響を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細胞壁を有する細胞から構成される有機
性廃棄物の細胞を破砕処理した後、破砕物から液状物を
分離することなしに発酵処理を行うことを特徴とする有
機性廃棄物の処理方法。