(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物処理用のシリカアルミナ触媒において、
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。
【請求項２】
前記育成温度は、２５度−５０度の範囲内である
請求項１に記載のシリカアルミナ触媒。
【請求項３】
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
請求項１又は２に記載のシリカアルミナ触媒。
【請求項４】
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
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。
【請求項５】
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
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。
【請求項６】
請求項１−５のいずれか一項に記載のシリカアルミナ触媒を用いた廃棄物処理方法において、
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。
【請求項７】
請求項１−５のいずれか一項に記載のシリカアルミナ触媒を用いた廃棄物処理装置において、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１１９３５５号公報
【特許文献２】特開２００８−３６６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
＜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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
＜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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
＜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。
【００５４】
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。
【００５５】
＜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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
＜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。
【００７１】
＜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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
＜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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
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。
【符号の説明】
【００９０】
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
【図１】
0005490832.tif 000002