(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ゴミを粉砕する粉砕部と、前記粉砕部で粉砕された生ゴミを液体成分と固形分とに分離する固液分離部と、前記固液分離部で分離した液体成分を供給してこれを微生物分解する第１分解槽と、前記固液分離部で分離した固形分と前記第１分解槽で分解処理した後の処理液を供給してこれを微生物分解する第２分解槽と、前記第２分解槽で微生物分解した固形分および処理液を供給して微生物分解する第３分解槽とを備えた生ゴミ処理装置。
【請求項２】
第２分解槽内の温度を、第１分解槽および第３分解槽内の温度と異なった設定とした請求項１記載の生ゴミ処理装置。
【請求項３】
第２分解槽内の温度を４５℃以上に設定した請求項１または２記載の生ゴミ処理装置。
【請求項４】
第３分解槽で分解した固形分と液体成分は、液体成分のみ廃棄し、固形分は第３分解槽内に滞留させる構成とした請求項１から３いずれか１項記載の生ゴミ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭や飲食店などから排出される生ゴミを微生物的に分解処理する生ゴミ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の生ゴミ処理装置には、生ゴミを粉砕して水とともにそのまま下水へ流すディスポーザや、生ゴミを焼却あるいは乾燥して減量化するもの、大鋸屑などと混合して微生物分解して減量化するもの等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このうち、ディスポーザが最も使い勝手がよい。ディスポーザは厨房の流しの排水口にあり、生ゴミの発生場所と処理する場所が非常に近接しており、生ゴミを運搬する必要は全く無い。さらに、処理物は下水へと流れてしまうので、その後のメンテナンスに気を配る必要がない。その他の装置は屋外に設置されているものがほとんどで、時には悪臭を放ち、湿潤した生ゴミを装置までわざわざ運搬しなければならない。また、焼却や乾燥処理するものは、その処理中に特有の臭いを発し、非常に不快である。さらに、処理残渣、つまり灰やかすが残り、それを廃棄するなどの始末をしなければならない。
【０００４】
また、大鋸屑と混合して微生物分解するものは、特有の臭いを発するとともに、液体成分と固形分からなる生ゴミをそのまま装置に投入すると、酵素を出さずに液体成分だけを摂取する微生物群が先に出現し優勢となり、他の微生物を阻害させる物質を菌体外に放出するなどしてその優位性を保とうとするので、固形分を溶かして摂取するのに長けた微生物が出現しにくくなる。そして新たな生ゴミ供給され液体成分が加わるとますますその、酵素を出さずに液体成分だけを摂取する微生物群の優位性は強固のものとなり、固形分は微生物分解されないままになる等の問題がある。さらに、装置も大きく、数カ月毎に大鋸屑を交換するなどのメンテナンスを要するものである。
【０００５】
このように、ディスポーザ以外の機器は非常に使い勝手の悪いものである。
【０００６】
それにも関わらずディスポーザは、日本においてほとんど普及していない。なぜならディスポーザを使用した場合、粉砕された生ゴミによって排水の水質が著しく悪くなり、下水処理場に負担をかけるか、下水の完備されていないところでは、河川の環境を破壊してしまうからである。現在、多くの自治体、特に大都市ではディスポーザの使用、販売を禁止されているのである。
【０００７】
そこで、ディスポーザの排水を処理すれば問題はないが、この処理には技術的に困難な点が多い。乾燥や焼却する場合は、前述のような問題に加え、ディスポーザ粉砕時に加える水分を乾燥させなければならず、エネルギー要求の高い手段といえる。微生物処理をする場合は、処理水を環境的に問題の少ないレベルに下げるには、処理に時間がかかるなどの理由で処理槽を大きいものにしなければならない。
【０００８】
本発明は、この微生物処理を短時間で効率よく行え、使用勝手が良く、コンパクトな生ゴミ処理装置を実現させることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、生ゴミを粉砕する粉砕部と、前記粉砕部で粉砕された生ゴミを液体成分と固形分とに分離する固液分離部と、前記固液分離部で分離した液体成分を供給してこれを微生物分解する第１分解槽と、前記固液分離部で分離した固形分と前記第１分解槽で分解処理した後の処理液を供給してこれを微生物分解する第２分解槽と、前記第２分解槽で微生物分解した固形分および処理液を供給して微生物分解する第３分解槽とを備えたもので、粉砕された生ゴミは固液分離部で固形分と液体成分が確実に分離され、第１分解槽では生ゴミの液体成分、つまり水に溶解した有機物を摂取するだけの微生物群が優勢となり、第２分解槽では生ゴミの固形分、つまり不溶性有機物を酵素で溶かしてから摂取する微生物群が優勢となり、第３分解槽ではすでに微生物分解処理された難生分解性の有機物をさらに分解できる微生物群が優勢となり、それぞれの微生物が干渉しあうことがなく多様な微生物分解が行われるので、効率よく生ゴミを分解することになり、排水は高度に浄化され、コンパクトな生物処理装置を実現させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、生ゴミを粉砕する粉砕部と、前記粉砕部で粉砕された生ゴミを液体成分と固形分とに分離する固液分離部と、前記固液分離部で分離した液体成分を供給してこれを微生物分解する第１分解槽と、前記固液分離部で分離した固形分と前記第１分解槽で分解処理した後の処理液を供給してこれを微生物分解する第２分解槽と、前記第２分解槽で微生物分解した固形分および処理液を供給して微生物分解する第３分解槽とを備えたものである。これにより、粉砕された生ゴミは固液分離部で固形分と液体成分が確実に分離され、第１分解槽では生ゴミの粉砕液の液体成分、つまり水に溶解した有機物を摂取するだけの微生物が優勢となり、第２分解槽では生ゴミの粉砕液の固形分、つまり不溶性有機物を酵素で溶かしてから摂取する微生物が優勢となり、第３分解槽ではすでに微生物分解処理された難生分解性の有機物をさらに分解できる微生物群が優勢となるので、生ゴミは効果的に微生物分解され、その廃棄される処理液の環境への負荷は小さいものとなる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加えて、第２分解槽内の温度を、第１分解槽および第３分解槽内の温度と異なった温度で制御するようにしたもので、第２分解槽の温度が違えば、上流側の分解槽と下流側の分解槽が必ず違う温度となり、それぞれの槽には異種の微生物群が出現しやすくなるので、異種の微生物により多様な微生物処理が実現され効果的に生ゴミが分解され、その廃棄される処理液の環境への負荷は小さいものとなる。
【００１２】
本発明の請求項３記載の発明は、第２分解槽内の温度を４５℃以上に設定したもので、第２分解槽ではより効果的に不溶性有機物を溶かす微生物が出現し、生ゴミの固形分や余剰の増殖した菌体成分が溶かされ、処理液は効果的に分解され、その廃棄される処理液の環境への負荷は小さいものとなる。
【００１３】
本発明の請求項４記載の発明は、第３分解槽で分解した固形分と液体成分のうち液体成分のみ廃棄し、固形分は第３分解槽内に滞留させる構成としたもので、第２分解槽および第３分解槽において微生物分解されそれでも残留した固形分を第３分解槽内部にとどめて滞留させ徐々に分解させることによってより一層の生ゴミの分解進むことになる。
【００１４】
【実施例１】
本発明の第１の実施例を図１により説明する。図１は本実施例の処理の流れを示すフローチャートである。
【００１５】
生ゴミ１は、粉砕部２において水とともに細かく粉砕される。粉砕部２はいわゆる一般に知られたディスポーザであり、モータ（図示せず）とハンマーカッタ（図示せず）で構成され台所シンクの排水口に直結されている。粉砕された粉砕液は固液分離部３へ移される。
【００１６】
粉砕液は、固液分離部３において液体成分と固形分とに分離される。固液分離部３は例えば、ふるいによって濾過するか、重力沈降によって分離するなどすればよい。分離された液体成分および固形分はそれぞれ第１分解槽４と第２分解槽５へ移され微生物分解を受ける。
【００１７】
第１分解槽４は、生ゴミ１の液体成分の有機物を微生物分解する槽である。本発明では、その微生物分解の具体的な方式について限定するものではないが、例えば下水処理などに用いられる、活性汚泥槽や、回転ろ床や散水ろ床などの微生物膜酸化槽などが有効である。
【００１８】
微生物は有機物を栄養として取り込む場合、水に溶けた形でしか取り込めず、でんぷんやタンパク質などの不溶性の有機物は、菌体外で酵素によって溶かし、それぞれグルコースやアミノ酸などの溶解性の有機物としてから摂取する。第１分解槽４では、その中に含まれる有機物のほとんどが溶解性の有機物である液体成分が主に供給されるので、溶解性有機物を素速く摂取するのに適した微生物群が出現しそれが優勢を占めるようになる。
【００１９】
その微生物は不溶性有機物を酵素で溶かす能力は低いが、溶解性有機物を摂取する速度の速い微生物種が優勢を占める。つまり酵素産出のエネルギーを低く抑えている分、（溶解性有機物がある限り）溶解性有機物を速く摂取し速く増殖できるからである。このようにして第１分解槽４で生ゴミの粉砕液の液体成分が約半日から１日かけて分解され、その処理液は第２分解槽５へ移送される。
【００２０】
第２分解槽５で分解されるのは、生ゴミの粉砕液の固形分と第１分解槽４において分解された処理液であるが、両者は同じ生ゴミ由来ではなく、後者は半日から１日前に投入された生ゴミに由来するものとなる。第２分解槽５は生ゴミ１の固形分の有機物を微生物分解する槽である。本発明では、その微生物分解の具体的な方式について限定するものではないが、例えば下水処理などに用いられる、活性汚泥槽や、回転ろ床や散水ろ床などの微生物膜酸化槽などが有効である。生ゴミ１の固体成分はここで微生物によってその有機成分が無機化され二酸化炭素や水などに酸化される。この第２分解槽５では、その中に含まれる有機物のほとんどが不溶性の有機物である固形分が主に供給されるので、ここで優勢をしめるのは、第１分解槽４とは違い、不溶性有機物を酵素で溶かす能力の高い微生物となる。第１分解槽４内の微生物は不溶性有機物溶解酵素を産出する能力が低いのでその能力の高い微生物に負けてしまうからである。
【００２１】
このように、生ゴミ１を液体成分と固形分とに分離しそれぞれを別個の分解槽に供給した方が、それぞれの分解槽がそれぞれの成分を分解するのに適した微生物群が優勢となり、混在している場合よりも干渉しあうこともなく、競争しあうこともないので効率よく有機物の分解が進む。
【００２２】
また、第１分解槽４で分解された処理液は第２分解槽５でｐＨが著しく低くなることを抑え、良好な微生物分解を促進させることができる。生ゴミのような有機物を水とともに微生物分解させるときｐＨに影響を与える要因として、糖の分解過程で発生する有機酸とたんぱく質の分解過程で発生するアンモニアやアミノ酸があり、前者はｐＨを低下させ後者はｐＨを上昇させる。また、有機酸の分解はアンモニアやアミノ酸が分解するより時間はかからない。よって第１分解槽４で分解された処理液には有機酸が少なく、アンモニアやアミノ酸が多いのでｐＨ８前後の状態である。
【００２３】
一方、第２分解槽５では固形分が多く、それだけ微生物と酸素の間に固形分が厚くさえぎりやすいので、微生物は酸素の少ない状態になりやすい。そこで有機物の微生物分解が始まると、無酸素でも反応の起こる糖から有機酸の生成だけがおこなわれやすい。このようにして有機酸が蓄積してｐＨが４前後まで低下してしまうと微生物自体の活性がなくなってしまう。いわゆる腐敗である。ここに、ｐＨの高い第１分解槽４で分解された処理液が混在しているとｐＨの低下圧力を抑えることができ、有機酸が蓄積することなく良好な分解反応を維持することができるのである。
【００２４】
また、第１分解槽４と第２分解槽５の温度は違う温度で調節するのがよい。微生物は種類によってその至適温度があり、異なった環境温度を別個の分解槽でコントロールしてやれば微生物群の種類の多様性が増し、生ゴミという多様な有機物を効果的に分解できるようになる。できれば第２分解槽５の温度を４５℃以上にし、第１分解槽４をそれ以下にするのが望ましい。４５℃以下はいわゆる常温域だが、４５℃を越えればそこに出現する微生物はかなり特殊なもの、通常環境では見られない種類となるのである。その微生物は一般に不溶性有機物を溶解させる能力に優れており、第２分解槽５に必要な微生物の機能だからである。
【００２５】
このようにして、約半日から１日かけて分解された固形分と処理液は第３分解槽６へ移送される。
【００２６】
第３分解槽６で分解されるのは、微生物分解がかなり進んでおり、微生物にとっては摂取しにくい、分解しにくい成分である。よって、そこで出現する微生物はそのような難分解性の成分を摂取することのできる微生物群となる。このような微生物は通常摂取しやすいとされる栄養源のある中では他の微生物との競争に勝てずに優勢となることはないが、このように摂取しにくい難分解性の栄養だけを供給された場合、優勢となりそれらの成分を効果的に分解していく。本発明では、その微生物分解の具体的な方式について限定するものではないが、例えば活性汚泥槽や、回転ろ床や散水ろ床などの微生物膜酸化槽などが有効である。また、第３分解槽６内の温度は約３５℃に設定し、第２分解槽５の温度より低くするのが望ましい。こうすることによって第２分解槽５で成育する微生物群と第３分解槽６で生育する微生物群の種類がかなり違うものとなる。４５℃以上の第２分解槽５内の微生物にとって難分解性の成分が第３分解槽６内の微生物にとっては液分解性の成分になる場合もあるからである。
【００２７】
このようにして、第２分解槽５の固形分と処理液を第３分解槽６に移してさらに分解させ、その後液体成分だけを下水などに廃棄する。この排水は非常に効果的に有機成分が分解されているので、その排水は下水道などの環境中に廃棄しても問題は少ない。固形分は第３分解槽６内にとどめ、廃棄せずに滞留させる。この固形分がもっとも分解しにくい成分なので滞留させて長い時間をかけてゆっくり微生物分解させる必要があるからである。固形分を滞留させて液体成分だけを廃棄する具体的な方法について本発明は限定するものではないが、重力沈降によって沈殿させて上澄み液を廃棄するか、ふるいなどで濾過するなどすればよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明によれば、生ゴミを粉砕する粉砕部と、前記粉砕部で粉砕された生ゴミを液体成分と固形分とに分離する固液分離部と、前記固液分離部で分離した液体成分を供給してこれを微生物分解する第１分解槽と、前記固液分離部で分離した固形分と前記第１分解槽で分解処理した後の処理液を供給してこれを微生物分解する第２分解槽と、前記第２分解槽で微生物分解した固形分および処理液を供給して微生物分解する第３分解槽とを備えたことにより、液体、固形のそれぞれの成分を分解するのに適した微生物群が出現し、それぞれが干渉せず効率よく生ゴミを分解することが可能となり、さらに、第２分解槽で分解した処理液と固形分を、さらに分解する第３分解槽を設けているので、分解しにくい低分子有機物を摂取する微生物が第３分解槽で優勢となるので、さらなる生ゴミの分解が進む。
【００２９】
請求項２記載の発明によれば、第２分解槽の温度と第１分解槽および第３分解槽の温度を異なった設定にしているので、それぞれの槽には異種の微生物群が出現しやすく、多様な微生物分解が実現できるので生ゴミの分解は促進される。
【００３０】
また、請求項３記載の発明によれば、固形分を微生物分解する第２分解槽内の温度を４５℃以上に設定しているので、より効果的に不溶性有機物を溶かす微生物が出現し生ゴミの分解がより一層進む。
【００３１】
請求項４記載の発明によれば、分解しにくい固形分を滞留させているので、時間をかけて固形分を分解させることができ、生ゴミの分解がより一層進む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す生ゴミ処理機の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
１  生ゴミ
２  粉砕部
３  固液分離部
４  第１分解槽
５  第２分解槽
６  第３分解槽
【図１】
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