(57)【要約】【課題】  菌床の使用可能期間を長期間化する。【解決手段】  有機物からなる処理対象物Ｘを微生物によって分解処理する分解処理装置Ｓであって、上記処理対象物を低分子化あるいは／及び上記微生物によって分解が困難な物質の少なくとも一部を上記処理対象物Ｘから分離する前処理装置１を備える。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物からなる処理対象物を微生物によって分解処理する分解処理装置であって、
前記処理対象物を低分子化あるいは／及び前記微生物によって分解が困難な物質の少なくとも一部を前記処理対象物から分離する前処理装置を備えることを特徴とする分解処理装置。
【請求項２】
前記前処理装置は、前記処理対象物を蒸気分解する蒸気分解装置であることを特徴とする請求項１記載の分解処理装置。
【請求項３】
有機物からなる処理対象物を微生物によって分解処理する分解処理方法であって、
前記処理対象物を低分子化あるいは／及び前記微生物によって分解が困難な物質の少なくとも一部を前記処理対象物から分離する前処理を行った後、前記処理対象物を微生物によって分解処理することを特徴とする分解処理方法。
【請求項４】
前記前処理は、前記処理対象物を蒸気分解する蒸気分解処理であることを特徴とする請求項３記載の分解処理方法。
【請求項５】
前記蒸気分解処理された前記処理対象物から液相成分を分離することを特徴とする請求項４記載の分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物によって処理対象物を分解処理する分解処理装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生ゴミ等の有機物からなる処理対象物を微生物によって分解処理する分解処理装置及び方法が知られている。このような分解処理装置においては、分解処理装置の菌床に処理対象物を供給し、菌床中に存在する微生物によって処理対象物を分解処理している。
【０００３】
このように微生物によって処理対象物を分解処理することによって、従来行われていた焼却による処理対象物の処理と比較して大気中に放出する二酸化炭素量を相当量低減させることができるとともに、分解処理された処理対象物を肥料等として再利用することができるため資源を有効活用することができる。
【特許文献１】特開２００２−１１３４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、草木の根のような微生物による分解が困難な高分子有機物（以下、難分解性物質と称する）が混ざっている場合には、難分解性物質を完全に分解するのに相当の時間が必要となる。通常、分解処理装置は、連続的に発生する処理対象物に対応するべく、処理対象物を予め決められた所定時間（例えば、１日）内に分解処理する必要がある。このため、上述のような難分解性物質が処理対象物に混ざっている場合には、難分解性物質が完全に分解されずに、次の処理対象物が分解処理装置に供給される際に、分解処理装置内に残存した状態となる。
このような状態で、次々に処理対象物を分解処理装置に供給した場合には、分解処理装置内に残存する難分解性物質が次第に増量していき、菌床の体積が増量し次の処理対象物の投入可能量が減っていく。このため、菌床の取り替えを頻繁に行う必要が生じる。したがって、菌床の使用可能期間が短くなり、分解処理装置のランニングコストが増加するといった問題が生じることとなる。
また、処理対象物に粘着力を有する有機物が含まれている場合にも、菌床が粘着力を有する有機物に粘着し、処理対象物の分解効率が低下するため、菌床の取り替えを頻繁に行う必要が生じる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、菌床の使用可能期間を長期間化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、分解処理装置に係る第１の手段として、有機物からなる処理対象物を微生物によって分解処理する分解処理装置であって、上記処理対象物を低分子化あるいは／及び上記微生物によって分解が困難な物質の少なくとも一部を上記処理対象物から分離する前処理装置を備えるという構成を採用する。
【０００７】
分解処理装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記前処理装置は、上記処理対象物を蒸気分解する蒸気分解装置であるという構成を採用する。
【０００８】
分解処理方法に係る第１の手段として、有機物からなる処理対象物を微生物によって分解処理する分解処理方法であって、上記処理対象物を低分子化あるいは／及び上記微生物によって分解が困難な物質の少なくとも一部を上記処理対象物から分離する前処理を行った後、上記処理対象物を微生物によって分解処理するという構成を採用する。
【０００９】
分解処理方法に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記前処理は、上記処理対象物を蒸気分解する蒸気分解処理であるという構成を採用する。
【００１０】
分解処理方法に係る第３の手段として、上記第２の手段において、上記蒸気分解処理された上記処理対象物から液相成分を分離するという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分解処理装置及び方法によれば、処理対象物を低分子化あるいは／及び微生物によって分解が困難な物質の少なくとも一部を処理対象物から分離する前処理を行うため、前処理後の処理対象物を微生物によって分解処理した場合に、難分解性物質が分解されずに残存することを抑止することができ、菌床の体積が増加することを抑止することができる。また、処理対象物に粘着力を有する有機物が含まれている場合であっても、前処理を行うことによって、粘着力を低減させることが可能となる。したがって、本発明の分解処理装置及び方法によれば、菌床の使用可能期間を長期間化し、処理対象物の分解処理にかかるランニングコストを低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、分解処理装置及び方法本発明に係るの一実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の分解処理装置Ｓの概略構成を示したブロック図である。この図に示すように、分解処理装置Ｓは、圧力容器１（前処理装置，蒸気分解装置）と生ゴミ処理機２とを主な構成要素として備えている。
【００１４】
圧力容器１は、処理対象物である生ゴミＸを蒸気分解することによって、生ゴミＸに含まれる有機物を低分子化して生ゴミＸ１とするとともに、生ゴミＸ１の固相成分Ｘ２から微生物によって分解が困難な物質の少なくとも一部を分離するものである。なお、圧力容器１によって生ゴミＸ１の固相成分Ｘ２は、例えばベルトコンベア等によって生ゴミ処理機２に移送される。なお、ここで言う生ゴミとは、一般家庭や飲食店によって廃棄される有機系廃棄物の他にも、畜産系有機廃棄物、林業系有機廃棄物、漁業系有機廃棄物等の種々の有機系廃棄物を総称するものである。
【００１５】
圧力容器１としては、例えば、内径が１．５ｍ、全長６ｍの内容積が１０ｍ３のものを用いることができる。この圧力容器１には、圧力容器１の内部に蒸気Ｙを供給するための配管ａが接続されており、例えば、既設の設備（例えば工場等）において生成された蒸気Ｙが配管ａを介して圧力容器１内に供給される。なお配管ａの途中部位には、圧力容器１の内部に供給される蒸気Ｙの量及び圧力を規定するための圧力調整弁３が配置されている。そして、圧力調整弁３は、例えば、蒸気Ｙの圧力が２．０ＭＰａで圧力容器１に供給される蒸気量が１５００ｋｇ／３０分となるように蒸気Ｙの量及び圧力を規定する。
【００１６】
生ゴミ処理機２は、生ゴミ処理機２の内部に菌床を有しており、圧力容器１において水蒸気分解された生ゴミＸ１の固体成分Ｘ２が供給されることによって、固体成分Ｘ２を菌床中に存在する微生物によって分解処理するものである。なお、生ゴミ処理機２には、生ゴミＸ１の固体成分Ｘ２の他に、難分解性物質が含まれおらず、かつ、粘着力を有さない鶏糞や籾殻等の有機系廃棄物を直接供給することもできるように構成されている。なお、難分解性物質としては、チコリの地下茎、ダリヤの地下茎、ヤマイモの地下茎、海草、海藻、紙、パルプ、蟹殻、カキ殻等の高分子系の有機物が挙げられる。また、粘着力を有する有機物としては、調理済みの米飯等が挙げられる。
【００１７】
そして、生ゴミ処理機２は、供給された固体成分Ｘ２を所定時間（例えば、１日）かけて微生物によって分解処理し、その後、分解処理した生ゴミＸ４を外部に排出する。この分解処理された生ゴミＸ４は堆肥等として再利用することができる。
【００１８】
なお、本実施形態の分解処理装置Ｓは、さらにＩＣ（内部循環）リアクタ４や有用物質回収装置５等を備える構成を採用することができる。これらのＩＣリアクタ４や有用物質回収装置５等は、蒸気分解された生ゴミＸ１の液相成分Ｘ３からエネルギーあるいは／及び有用物質を回収するための設備である。このようなＩＣリアクタ４や有用物質回収装置５を備えることによって、生ゴミＸ１の液相成分Ｘ３を有効活用することができる。なお、ＩＣリアクタ４は、有機質廃液を嫌気処理によってメタン発酵させ、曝気をせず、内部循環で発酵させるものであり、本実施形態においては、生ゴミＸ１の液相成分Ｘ３を利用してメタンガスを生成する。また、有用物質回収装置５は、曝気槽５１及び沈殿槽５２を備えており、曝気槽５１において液相成分Ｘ３を活性化処理し、この活性化された液相成分Ｘ３に含まれる有用物質を沈殿槽５１において沈殿させて回収するものである。
【００１９】
なお、必要に応じて圧力容器１の後段に固液分離機（例えば遠心分離機等）を設置することが好ましい。このような固液分離機を設置することによって、蒸気分解された生ゴミＸ１を確実に固相成分Ｘ２と液相成分Ｘ３とに分離することができる。このように、生ゴミＸ１を固相成分Ｘ２と液相成分Ｘ３とに分離することによって、より効率的に液相成分Ｘ３を上述のように有効活用することができる。
【００２０】
次に、このように構成された本実施形態の分解処理装置Ｓの動作（分解処理方法）について説明する。
【００２１】
まず、難分解性物質や粘着力を有する有機物を含んだ生ゴミＸが圧力容器１に投入されると、生ゴミＸは、圧力容器１内において蒸気分解され、蒸気分解された生ゴミＸ１とされる。より詳細には、既設の設備から供給される蒸気Ｙが配管ａ及び圧力調節弁３を介して、圧力容器１内に供給され、この蒸気Ｙによって生ゴミＸが蒸気分解される（前処理）。
そして、このように生ゴミＸが蒸気分解されることによって、生ゴミＸに含まれる難分解性物質が低分子化されるとともに、その一部が可溶化されて液相成分Ｘ３に流れ込む。本実施形態の分解処理装置Ｓにおいては、生ゴミ処理機２に供給される固相成分Ｘ２と液相成分Ｘ３とを分離するため、可溶化されて液相成分Ｘ３に流れ込んだ難分解性物質の一部は、固相成分Ｘ２から分離されることとなる。また、生ゴミＸに含まれる粘着力を有する有機物は、生ゴミＸが蒸気分解されることによって、低分子化され、その粘着力が低減する。
【００２２】
蒸気分解された生ゴミＸ１は、固相成分Ｘ２と液相成分Ｘ３とに分離された後、固相成分Ｘ２が生ゴミ処理機２に供給される。そして、固相成分Ｘ２は、生ゴミ処理機２の菌床において微生物によって分解処理される。
ここで、固相成分Ｘ２に含まれる難分解性物質は、生ゴミＸが蒸気分解されることによって、低分子化されている。また、生ゴミＸに含まれた難分解性物質の一部は、液相成分Ｘ３に流れ出しているため、固相成分Ｘ２に含まれる難分解性物質の量が生ゴミＸであった状態よりも低減されている。したがって、生ゴミ処理機２に難分解性物質が分解されずに残存することを抑止することができ、菌床の体積が増加することを抑止することができる。このため、菌床の使用可能期間を長期間化し、生ゴミＸの分解処理にかかるランニングコストを低減させることが可能となる。
また、生ゴミＸに含まれた粘着力を有する有機物も生ゴミＸを蒸気分解することによって粘着力が低減されているため、固相成分Ｘ２に含まれる際には、その粘着力が低減されている。したがって、菌床の使用可能期間を長期間化し、生ゴミＸの分解処理にかかるランニングコストを低減させることが可能となる。
【００２３】
また、蒸気分解された生ゴミＸ１から分離された液相成分Ｘ３は、ＩＣリアクタ４あるいは有用物質回収装置５に供給される。ＩＣリアクタ４に供給された液相成分Ｘ３は、メタンガスの生成に利用される。また、有用物質回収装置５に供給された液相成分Ｘ３は、曝気槽５１において活性化された後、沈殿槽５２に供給される。そして、沈殿槽５２において、液相成分Ｘ３に含まれる有用物質が回収される。
【００２４】
（実施例）
次に、上記実施形態の分解処理装置及び方法の具体的な実施例について説明する。
本実施例においては、生ゴミＸとして松のチップを用いた。松のチップは、その主成分であり、難分解性物質であるセルロースが同じく難分解性物質であるリグニンによって強固に結合した構成を有する物質であるため、そのまま、生ゴミ処理機２に投入した場合では、微生物による分解が困難な難分解性物質である。
【００２５】
この松のチップを圧力容器１において、蒸気分解した。より詳細には、圧力が２．０ＭＰａの蒸気Ｙを蒸気量１５００ｋｇ／分で圧力容器１に供給し、この蒸気Ｙを用いて松のチップを３０分間蒸気分解した。
そして、蒸気分解された松のチップを解析してみると、蒸気分解前の松のチップに含まれたリグニンの量が３２．１％であったのに対し、蒸気分解後の松のチップに含まれたリグニンの量は２８．３％であった。リグニン自体は低分子化されないため、約１２％のリグニンが可溶化され液相成分Ｘ２に流れ出したことになる。したがって、難分解性物質を蒸気分解することによって、難分解性物質の一部を分離できることが確認された。
【００２６】
また、蒸気分解によって固相成分Ｘ２に残存するセルロースも低分子化されている。このため、難分解性物質を蒸気分解し、その固相成分Ｘ２を生ゴミ処理機２に供給した場合には、そのまま難分解性物質を生ゴミ処理機２に供給した場合と比較して、より短時間で難分解性物質を微生物によって分解処理することができる。
【００２７】
以上、図面を参照しながら本発明に係る分解処理装置及び方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２８】
例えば、上記実施形態においては、生ゴミＸを低分子化する前処理として、蒸気分解処理を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、生ゴミＸを低分子化する前処理として、生ゴミＸを加熱することによって低分子化する熱処理、生ゴミＸを酵素を用いて低分子化する酵素処理、または、生ゴミＸを水熱反応によって低分子化する水熱反応処理等を採用しても良い。
【００２９】
また、上記実施形態においては、ＩＣリアクタ４や有用物質回収装置５によって、蒸気分解された生ゴミＸ１の液相成分Ｘ３からエネルギーあるいは／及び有用物質を回収した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、液相成分Ｘ３をエタノール発酵生産、水素発酵生産等に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態である分解処理装置Ｓの概略構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１……圧力容器（前処理装置，蒸気分解装置）
２……生ゴミ処理機
Ｓ……分解処理装置
Ｘ……生ゴミ（処理対象物）
Ｘ１……蒸気分解された生ゴミ
Ｘ２……固相成分
Ｘ３……液相成分
【図１】
2006095416.tif 000003