(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）培養槽（１）内に栄養培地材（２）および微生物製剤（３）を加え，微生物に適切な温度，水分，酸素等を与えて微生物群を培養した培養床材（４）を生産する手段，
（ｂ）培養槽（１）より部分的に抜き取った培養床材（４）の発酵を抑制しつつ保管又は輸送する手段，
（ｃ）培養床材（４）を処理槽（５）に入れて生ごみ（６）を投入し，適切な温度，水分，酸素を与えて微生物群を培養することによって，生ごみ（６）を発酵させ分解消滅させる手段，
（ｄ）処理槽（５）から部分的に抜き取った処理床材（７）の発酵を抑制しつつ保管又は輸送する手段，
（ｅ）処理床材（７）を再生槽（８）に入れ，微生物に適切な温度や酸素を与えて適切な水分にまで乾燥させ，異物残渣（９）を除去した再生床材（１０）を生産する手段，
（ｆ）生産された再生床材（１０）の発酵を抑制しつつ保管又は輸送する手段，
（ｇ）再生床材（１０）を培養槽（１）に加えることによって微生物製剤（３）の添加を低減ないしは廃止する手段，
を有することを特徴とした微生物リサイクルシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は生ごみを分解発酵させ減容又は消滅させる微生物のリサイクル方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生ごみ処理槽に微生物製剤（菌体を培養した媒体），培地材，水分調整材などを入れ，適正な温度，酸素，水分に調整し，微生物による分解発酵を促進させ，生ごみを減容又は消滅させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
（１）経済的な効果や経済的な誘因が弱い。
生ごみを微生物によって処理する方法は環境保全にとって非常に良い方法であることは判っているが，事業的に見た場合，使用される菌体製剤の販売価格が高く，生ごみを産業廃棄物として処理する場合の費用よりも高くなる場合もあり，厨房施設経営業者等にとっては経済的な利点がなかった。
（２）負荷変動への対応力が弱い。
処理槽に対する生ごみの投入量や消化内容すなわち負荷量が毎回平均していればそれほど問題にならないが，レストラン等の厨房施設業者の場合は極端に負荷量が変動する場合が多く，微生物による処理状態や処理時間の調整が難しかった。
また入れ替えた床材や新しい床材の場合などでは，生ごみを投入後に微生物製剤を添加してから発酵を開始するまでの立ち上がり時間が長く，発酵せずに腐敗するなどの失敗が多かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として，大きく見て２つの方法を発明した。
ひとつは生ごみ処理槽の熟成し劣化した床材を再生することによって，微生物群を再利用する方法である。従来の方法では熟成した床材は堆肥として回収されるか，または廃棄される。そのため増殖した微生物群は，床材とともに処理槽から一掃される。この廃棄される熟成床材を再生し，その中の増殖した微生物群を再利用しようという方法である。
２つ目の方法は増殖した微生物群を，棲息に適した環境である床材とともに処理槽に供給する方法である。従来の方法では処理槽の床材に微生物製材と生ごみを同時に供給する方法が採られている。この方法では処理槽の中で始めて微生物群の棲息環境が形成されはじめるために，立ち上がり時間が掛かり負荷変動に弱い。これを解決する方法として，前もって床材の中で増殖した微生物群を培養床材として処理槽に提供しようとする方法である。
これらの方法を実行するためには，請求項１に述べる循環したリサイクル工程が必要になる。このリサイクル工程を実施例に対応する図１の符号を用いて説明する。
（ａ）培養槽（１）内に栄養培地材（２）および微生物製剤（３）を加え，微生物に適切な温度，水分，酸素等を与えて微生物群を培養し，十分に増殖させた培養床材（４）を生産する手段，
（ｂ）培養槽（１）より部分的に抜き取った培養床材（４）の発酵を抑制し，微生物を休眠状態にして保管又は輸送する手段，
（ｃ）培養床材（４）を処理槽（５）に入れて生ごみ（６）を投入し，適切な温度，水分，酸素を与えて休眠していた微生物群を覚醒させ，再び培養することによって，生ごみ（６）を発酵させ分解消滅させる手段，
（ｄ）処理槽（５）から部分的に抜き取った処理床材（７）の発酵を抑制し，微生物を休眠状態にして保管又は輸送する手段，
（ｅ）処理床材（７）を再生槽（８）に入れ，微生物に適切な温度や酸素を与えて適切な水分にまで乾燥させ，異物残渣（９）を除去した再生床材（１０）を生産する手段，
（ｆ）生産された再生床材（１０）の発酵を抑制し，微生物を休眠状態にして保管又は輸送する手段，
（ｇ）再生床材（１０）を培養槽（１）に加えることによって微生物製剤（３）の添加を低減ないしは廃止する手段，
を有することを特徴とした微生物リサイクルシステムを提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下発明の実施形態について実施例の図１，図２および図３により説明する。
本発明の第１の特徴は，微生物群の管理手段である。使用される微生物は，生ごみなどの有機物に対して，酵素を分泌して発酵させ分解するに有効な枯草菌などを中心とした数種類の微生物（菌体）群である。
これらの有効な微生物群を培地に増殖させた微生物製剤（３）を初期の元となる菌体として使用する。
本発明ではこれらの微生物群に対して，温度を中心とした環境条件を管理することによって休眠又は覚醒させ，その発酵と増殖作用を制御することを特徴としている。したがって温度の制御が最も重要であり，採用すべき微生物群としては温度の高い雰囲気を好む高温好気菌が適している。
【０００６】
本発明の第２の特徴は微生物群の提供手段を培養床材の形で提供する点である。
従来の生ごみ処理装置では，処理槽に菌体製剤や水分調整剤や床材を直接投入し，さらに温度や水分を与え，処理槽のなかではじめてこれらを混合し微生物群への環境条件を構成する方式である。したがって投入されるこれらの培地材や生ごみには，既に他の微生物群が棲息しており，これらの既存の微生物群と拮抗して棲息条件を獲得せねばならず，発酵までの立ち上がり時間とエネルギーを必要とした。この準備がうまくゆかずに失敗する場合が多かった。
本システムで提供される培養床材には，既に十分に繁殖し育成された強力な微生物群が豊かな環境の中で休眠しており，微生物群だけ単独ではなく拮抗が完了し共生が成立した環境とともに提供されるので，新しく侵入する微生物群に対しては優勢を維持できるという利点を有している。
【０００７】
本発明の第３の特徴は，３つの連携した固形培養槽がひとつの大きな閉鎖されたシステムを形成する点である。この閉鎖システム形態は微生物群にとってシステム全体が大きな１つの生態系となって作用する。このリサイクルシステムは微生物製剤の初期投入を停止した時点から，完全なクローズドシステムとして作用する。すなわち微生物群はシステム系内より放出されず，またシステム系外より新たに加えられることもない。
したがって非常に安定した生態系を形成するという特徴を有する。
このような意味から，培養槽（１），処理槽（５），および再生槽（８）の３つの固形培養槽は，同じような構造のものを使用するのが望ましい。
実際に使用する固形培養槽としては，微生物に適正な環境を与え増殖を促すための条件，すなわち適正な温度，水分，酸素，食餌を与えるように構成された公知の一般的な固形培養槽を利用するので十分である。
図２にその代表的な固形培養槽（５０）の実施例の概要を示す。
適正な温度領域を槽内に醸成するのに温風機（５１）を使用し，外気を加温機で暖め密閉された槽内の床材（５２）に温風を送り込む。
さらに槽内の温度を維持するために槽の側壁（５３）を保温材で包み断熱構造にする。側壁（５３）の一部には床材（５２）を排出するための抜取口（５４）が設けられる。固形培養槽（５０）の上部は上部蓋（５５）によって密閉され，上部蓋（５５）には投入口（５６），排気口（５７）および攪拌機（５８）が設けられる。
この固形培養槽（５０）にて微生物群を培養するには次のようにする。
槽内に籾殻や米糠などの栄養のある培地材を加え，床材（５２）を形成する。そこに微生物製剤（３）を加え，適当な水分（５０〜６０％程度の水分）を加え，温風機（５１）によって適正な温度を与え，さらに攪拌機（５８）によって床材（５２）を攪拌してまんべんなく酸素をあてると，微生物群は床材（５２）を食餌として増殖する。
さらに栄養のある食餌として生ごみなどの有機物を投入し攪拌してやると，微生物群は発酵作用によって有機物を分解し消滅してしまう。有機物は発酵作用により炭酸ガスやアミンや水分に変化する。このときに大量の水分が発生するので温風によってこれを蒸発させ排気口（５７）より槽外に排出する。
本発明の培養槽（１），処理槽（５）および再生槽（８）に使用される固形培養槽は上述のように同じ構造であるが，使用目的によって床材に棲息する微生物群の食餌状況は制御される。すなわち処理槽（５）において，微生物群は飽食状況にあるが，培養槽（１）および再生槽（８）にあってはむしろ飢餓状況にあるように制御される。本発明は，これらの固形培養槽を利用して，微生物群を飽食状況または飢餓状況に置き，休眠させたり覚醒させたりして増殖を永続させ，リサイクルするのが目的である。
【０００８】
本発明の第４の特徴は，本リサイクルシステムを運用するに必要な輸送保管システムである。図３は本リサイクルシステムを運用するに必要な施設場所の関係位置を示している。
一般に培養床材（４）を生産する培養槽施設場所（１１）と，生ごみ処理をする厨房施設等がある処理槽施設場所（１２）とは隔離した場所になる。また処理槽施設場所（１２）は実際にはレストランなど複数の場所が対象になり広域に散在する場合が多い。
したがって複数の散在する処理槽（１）に対して，培養床材（４）を充填し処理床材（７）を抜き取って回収するには，各地域ごとにサービス保管基地（１３）を設け，そこから巡回サービスを行う形態が最も実際的である。また再生槽施設場所（１５）と培養槽施設場所（１１）は同じ場所でもよいが，培養槽（１）は連続処理であるのにたいして再生槽（８）はバッチ処理であるので，その中間に保管形態を入れて処理量の調整を図らねばならない。
培養槽（１）から抜き取られた培養床材（４）はすぐさま処理槽（５）に充填されずに，いったんサービス保管基地（１３）で管理された状態で保管される。すなわち培養床材（４）が充填された保管容器（１４）は容器内を一定の真空度に減圧され，一定の温度以下の冷暗所に保管される。
このように保管されることによって，酸素が不足した低温度状態になるので，培養床材（４）のなかに栄養材が残っていても，微生物群は休眠状態に陥り発酵活動をやめる。したがって保管容器（１４）からは発酵作用によるガスの発生やそれによる臭気がなく長時間の保存が可能となる。
【０００９】
本発明の第５の特徴は，以上に述べた４つの手段を関係付ける請求項１に述べる微生物のリサイクルシステムである。そのシステムの概要について図１を用いて説明する。
（ａ）培養槽（１）に栄養培地材（２）と微生物製剤（３）を加え，前述の方法で温度，水分などの環境条件を整備して微生物群を培養し増殖させる。
微生物群は温度や水分などの環境条件が十分で栄養が食餌として存在する間は増殖し，食餌がなくなるか適正な温度がない場合には休眠する。
休眠した微生物群はふたたび環境条件が整うといっせいに覚醒し活動を開始する。その立ち上がりの速度は分裂増殖して数を増やす速度よりもはるかに速い。この休眠と覚醒を明確に制御するために，微生物群には高温好気菌を使用し，培養槽（１）は高温に保持し高温菌を培養するようにする。
培養槽（１）では，培養床材（４）の元となる栄養培地材（２）は十分に与えられるが飽食状態にはしない。しかし温度や酸素や水分などの環境条件は十分に与えられるので，微生物製剤（３）より栄養培地材（２）に移動した微生物群は床材の量に見合って十分に増殖するが，むしろ飢餓状態に置かされる。
（ｂ）つぎに培養槽（１）より微生物群が十分に増殖した床材を一定の割合で抜き取る。一定の割合とは，抜取り後に新しい栄養培地材（２）を加えられた床材に対して微生物群がいちはやく増殖して元の量までに復活できるための条件をいい，通常の場合一回の抜取に対しては経験的には床材の約３０％が限界である。
この抜き取った床材を培養床材（４）と呼び，培養済みの微生物製剤の一種として生ごみの処理槽（５）に充填する。
（ｃ）保管容器（１４）にて管理された培養床材（４）は，サービス保管基地（１３）より処理槽施設場所（１２）まで輸送され，処理槽（５）に充填される。
処理槽（５）において適正な温度，水分，酸素および生ごみ（６）という食餌を与えられ，微生物群は覚醒する。微生物群は一挙に短時間で発酵状態にまで立ち上がり，生ごみ（６）の有機物は炭酸ガス，アンモニア，水分等に分解され消滅する。それと同時に微生物群は増殖し続ける。
しかし生ごみ（６）の投入には過剰な水分や消化が困難な骨などの異物残渣（９）が多く，床材は劣化しやすくつねに適正な環境を維持することが難しい。またこのような状況は微生物群の増殖を著しく阻害する。そこで定期的に劣化した床材を一定の割合で抜取り，消耗した床材の分量を含めて培養床材（４）を補充する。このようにして異物と過剰水分の除去が行われ，処理槽（５）での微生物群の順調な培養が可能となる。
（ｄ）処理槽から抜き取った床材を処理床材（７）と呼ぶ。処理床材（７）の中には豊富な栄養培地とともに多量の微生物群が棲息しているが，相当に床材は劣化し環境が悪化しているために微生物群は飽食状態にあるが弱体化している。このような状態の中で抜き取られた処理床材（７）は前述したような保管容器（１４）に保管され，サービス保管基地（１３）に引き取られて発酵作用を抑制するように管理され保管されたのちに，再生槽施設場所（１５）に輸送される。したがってその輸送保管の間は，処理床材（７）の中の微生物群は環境条件を奪われ，ふたたび休眠状態に陥る。
（ｅ）処理床材（７）は再生槽（８）に入れられ，微生物の生存に適した温度で乾燥され脱水される。その後でふるいにかけて異物残渣（９）は除去される。
処理床材（７）は処理槽（５）の負荷状況によって劣化の度合いが異なるので，再生槽（８）では部分的な抜取りは行わず，槽毎に入れ替えるバッチ処理が行われ，劣化状況を勘案した処理の調整が行われる。
この状態の中で微生物群はふたたび覚醒し増殖活動をはじめる。しかしこの過程では栄養培地材が投入されないので，処理床材（７）に残存した食餌によってのみ増殖することになり，生ごみのなかの残滓は消化され，床材はきれいに清掃されて再生床材（１０）として再生される。このように微生物群は活性化するが，生ごみの残滓がなくなると，ふたたび飢餓状態に置かれることになる。
（ｆ）再生床材（１０）はふたたび保管容器（１４）に保管され，再生槽施設場所（１５）に輸送される。この間は前述したように発酵作用を抑制するように管理保管されるので，微生物群は保管容器（１４）の中で休眠状態に置かれる。
（ｇ）再生床材（１０）は最終的には培養槽（１）に加えられて再利用される。再生床材（１０）には豊富な微生物群が多量に棲息しているので，これを培養槽（１）に加えることによって槽内の微生物群をさらに活性化し増殖させることができる。すなわち再生床材（１０）は初期投入時の微生物製剤（３）の役目と同じく微生物群の量を補強するので，リサイクルの回数が増えるほど増殖率は高まる。したがって新たに微生物製剤をこのシステムの系外から培養槽に投入する必要はなくなる。
【００１０】
【発明の効果】
１．経済的効果と経済的な誘因が大きい。
従来の生ごみ処理装置について微生物群の処置をみると，減容（コンポスト）型の場合，増殖した微生物はすべて処理槽から抜き取られていた。また消滅型の場合でも水分除去が悪くなり床材が劣化するので，異物残渣を含めて月に１回は交換されるのが普通である。
したがっていずれの場合でも微生物（菌体）は処理槽外に抜き取られ消耗品として扱われる。これに対して本システムでは，少量の異物残渣に付着するものを除いて，微生物群はシステム系外には出ないで再利用される。したがって増殖はシステム系の中で半永久的に続行され，微生物群の消耗はない。
したがって系外より微生物を導入することがないことが大きな経済的な効果をもたらす。現在生ごみ処理事業のなかで最もネックになっているのが微生物製剤のコスト高である。本システムは従来の生ごみ処理のコスト課題に対してはじめて有効な手段を提供しており，強力な経済的な誘因を与えることができる。
２．負荷変動への対応力が大きい。
本システムの閉鎖系内においては，つぎつぎと栄養材が投入されるので，微生物群の量は常に最大限に培養されている。微生物群の棲息状態は環境条件を制御することにより休眠か覚醒の状態に管理される。覚醒の状態にあっては常に増殖するので，十分な増殖状態の中で発酵作用を制御することになる。このために温度が適正になったり，食餌（生ごみ）が投入されたときなど，環境条件が整ったときの微生物の反応はすばやくかつ大きい。したがって一度に大量の生ごみの投入など過大な負荷が与えられても，復活する力は強く，槽内をあげて覚醒状態となり瞬発的に反応する。
このことは処理運用に大きな安定性と経済性とをもたらすこととなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微生物リサイクルシステムのブロック図である。
【図２】本発明の培養槽（１），処理槽（５），再生槽（８）に使用される一般的な固形培養槽の概要図である。
【図３】本発明に使用される輸送保管システムのブロック図である。
【符号の説明】
１      培養槽
２      培地材
３      微生物製剤
４      培養床材
５      処理槽
６      生ごみ
７      処理床材
８      再生槽
９      異物残渣
１０      再生床材
【図１】
0003677595.tif 000002
【図２】
0003677595.tif 000003
【図３】
0003677595.tif 000004