(57)【要約】  【課題】微生物難分解性の有機系廃棄物を小さい環境負荷で効率的に分解処理できる方法及び装置を提供する。  【解決手段】微生物難分解性の有機系廃棄物Ａをペルオキシダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓと混合し、粉砕物Ｓと共に微生物と接触させて分解処理する。好ましくは、ペルオキシダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓと有機系廃棄物Ａとを混合して一定時間貯留したのち微生物と接触させる。更に好ましくは、有機系廃棄物Ａから生じる臭気ガス等のガスＴ及び／又は分解処理により生じる処理液Ｗをペルオキシダーゼ産生植物Ｒが生育する植栽基盤10に導き、植栽基盤10上で生育したペルオキシダーゼ産生植物Ｒを粉砕して有機系廃棄物Ａと混合する。  【選択図】        図１
2006061763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物難分解性の有機系廃棄物をペルオキシダーゼ産生植物の粉砕物と混合し、該粉砕物と共に微生物と接触させて分解処理してなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法。
【請求項２】
請求項１の処理方法において、前記植物の粉砕物と有機系廃棄物とを混合して一定時間貯留したのち前記微生物と接触させてなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法。
【請求項３】
請求項２の処理方法において、前記貯留時間を５〜48時間としてなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの処理方法において、前記植物の粉砕物と有機系廃棄物との合計重量に対する該粉砕物の重量の割合を1/1000〜1/10としてなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかの処理方法において、前記有機系廃棄物から生じるガス及び／又は分解処理により生じる処理液をペルオキシダーゼ産生植物が生育する植栽基盤に導き、前記基盤上で生育したペルオキシダーゼ産生植物を粉砕して前記有機系廃棄物と混合してなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れかの処理方法において、前記微生物をメタン発酵微生物群とし、前記有機系廃棄物と微生物との接触により生じるメタンガスを回収してなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法。
【請求項７】
請求項１から６の何れかの処理方法において、前記ペルオキシダーゼ産生植物をホースラディッシュとしてなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法。
【請求項８】
微生物難分解性の有機系廃棄物にペルオキシダーゼ産生植物の粉砕物を混合して一定時間貯留する混合槽、及び前記有機系廃棄物を前記粉砕物と共に取り入れ且つ微生物と接触させて分解処理するバイオリアクタを備えてなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理装置。
【請求項９】
請求項８の処理装置において、前記分解処理後に残る未分解廃棄物を前記バイオリアクタから混合槽へ戻して循環させる手段を設けてなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理装置。
【請求項１０】
請求項８又は９の処理装置において、前記混合槽及び／又はバイオリアクタから発生するガス及び／又は分解処理により生じる処理液を導入してペルオキダーゼ産生植物を生育させる植栽基盤、並びに前記基盤上で生育したペルオキシダーゼ産生植物を粉砕して前記混合槽へ送る粉砕装置を設けてなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理装置。
【請求項１１】
請求項８から１０の何れかの処理装置において、前記バイオリアクタをメタン発酵微生物群が保持された嫌気性バイオリアクタとし、前記バイオリアクタからメタンガスを回収するガス回収装置を設けてなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理装置。
【請求項１２】
請求項８から１１の何れかの処理装置において、前記ペルオキシダーゼ産生植物をホースラディッシュとしてなるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法及び装置に関し、とくにペルオキシダーゼ産生植物を利用して微生物難分解性の有機系廃棄物を微生物により分解処理する方法に関する。
本発明は、廃水の生物学的処理に由来する有機質汚泥や木質系廃棄物等の微生物難分解性の有機系廃棄物をメタン発酵処理、アルコール発酵処理、コンポスト化処理する場合に有効に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
有機系廃棄物を処理する場合に、従来の埋め立て処分や焼却処理等に代えて、最近は循環型社会を形成する観点から再資源化・エネルギー化が求められる。有機系廃棄物のうち比較的含水率の高い生ごみ・食品残渣等の食品系廃棄物については、好気性微生物による分解を利用して飼料・堆肥・肥料（コンポスト化）等に再資源化する技術、メタン発酵微生物その他の嫌気性微生物による分解を利用してバイオガス・電力エネルギー・熱エネルギーを回収する技術等が実用化されており、その普及が進められている。例えば特許文献１は、嫌気性微生物処理と好気性微生物処理と燃料電池とを組み合わせ、生ごみのエネルギー化と再資源化とを同時に達成したシステムを開示している。
【０００３】
しかし、有機系廃棄物のなかには、食品系廃棄物のように微生物による再資源化・エネルギー化が比較的容易なもの（以下、微生物易分解性の有機系廃棄物又は易分解性廃棄物ということがある。）だけでなく、微生物が容易に分解できず再資源化・エネルギー化が難しいもの（以下、微生物難分解性の有機系廃棄物又は難分解性廃棄物ということがある。）がある。難分解性廃棄物の代表例は、廃水の生物学的処理（例えば、活性汚泥法等）で発生する余剰汚泥（有機質汚泥）や、比較的含水率の低い廃木材・間伐材・剪定枝・稲わら・もみがら等の木質系廃棄物である。
【０００４】
余剰汚泥は、廃水中の有機物を吸収して増殖した多種多様の好気性微生物を大量に含んでおり、その微生物の細胞壁にペプチドグリカン、ペクチン質、セルロース等の微生物分解が難しい成分（以下、難分解成分という。）が含まれるため、再資源化・エネルギー化が難しい。それにも拘らず大量に発生する余剰汚泥の減容化が社会的に強く要請されていることから、例えば余剰汚泥の細胞構成成分を熱処理・オゾン処理・物理的粉砕処理により溶解有機物にまで分解（可溶化）した上で、好気性又は嫌気性微生物により分解処理して減容化する方法が実施されている。また特許文献２は、余剰汚泥を脱水したのちアルカリ添加と加熱とにより可溶化し、可溶化後の余剰汚泥を嫌気性微生物が阻害されない塩濃度となるように希釈・中和して嫌気性消化槽で処理することにより減容化する方法及び装置を提案している。非特許文献１のように、廃水処理時に空気曝気による好気性処理と曝気停止による嫌気性処理とを繰り返し施すことにより余剰汚泥の発生量を低減する方法も提案されている。
【０００５】
木質系廃棄物も、リグニン質、セルロース、ヘミセルロース等の難分解成分を多く含むため再資源化・エネルギー化が難しいが、最近はバイオマス資源の有効利用という観点から再資源化・エネルギー化が求められている。木質系廃棄物は、例えばそのまま堆肥化処理しても発酵温度が上昇せず、コンポスト化に十分な腐熟（作物に生育障害を起こさない程度までの有機質材の十分な腐朽）が得られないため、寒冷地等では腐熟のためにヒータ等で加熱する必要がある。特許文献３は、食品系廃棄物を嫌気性微生物によりバイオガスと発酵液とに分解し、木質系廃棄物を破砕した上で腐熟に適した割合の発酵液と混合して混合物とし、その混合物を通気下で腐熟させてコンポスト化すると共に、食品系廃棄物から得たバイオガスにより分解・通気・混合及び腐熟のエネルギーを供給する食品系及び木質系廃棄物の混合再資源化方法及び装置を提案している。
【０００６】
【非特許文献１】海野肇・岡畑恵雄編「グリーンバイオテクノロジー  持続的社会のための生物工学  第９章『廃水の有機物をバイオで消す』」株式会社講談社、2002年5月20日、pp105-116
【特許文献１】特許第３０６４２７２号公報
【特許文献２】特開２０００−２８８５９４号公報
【特許文献３】特開２００２−３２６０７４号公報
【特許文献４】特開昭６１−０８２８９８号公報
【特許文献５】特開２００３−０１９４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述したように余剰汚泥を熱処理・オゾン処理・機械的粉砕処理・アルカリ処理等によって可溶化する方法は、加熱・粉砕のためのエネルギーや薬品等の資源を外部から供給しなければならない問題点がある。外部から大きなエネルギーや資源の供給を必要とする処理方法は、ランニングコストの上昇を招くだけでなく、環境負荷をできる限り低減する循環型社会形成の観点からは望ましくない。非特許文献１は、新たなプロセスを組み込むのではなく、廃水処理本来のプロセスの中で余剰汚泥の発生量を低減する提案といえるが、現段階では処理効率が低く、処理時間が長くなるため大きなリアクタが必要となり、広大な敷地スペース等を必要とする等の問題点がある。余剰汚泥の循環利用を実現するためには、環境負荷が小さく且つ余剰汚泥を効率的に分解処理できる技術の開発が必要である。
【０００８】
また、木質系廃棄物についても、再資源化・エネルギー化のためには化石燃料等の外部からのエネルギーや資源の供給はできる限り抑えることが望ましい。特許文献３は、木質系廃棄物を食品系廃棄物と混合して処理することにより腐熟のための外部エネルギー供給量を小さく抑える提案といえるが、やはり木質系廃棄物の分解処理に時間がかかるため大きな装置が必要となる等の問題点がある。木質系廃棄物の循環利用の実現にも、余剰汚泥の場合と同様に、木質系廃棄物を小さな環境負荷で効率的に分解処理できる技術の開発が必要である。
【０００９】
そこで本発明の目的は、微生物難分解性の有機系廃棄物を小さい環境負荷で効率的に分解処理できる方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、ホースラディッシュ（セイヨウワサビ）等のペルオキシダーゼ産生植物に注目した。ペルオキシダーゼは、リグノセルロースや含塩素難生分解性有機物の分解への関与が知られた酵素であり、余剰汚泥や木質系廃棄物等に含まれる難分解成分を分解し、その微生物分解効率を改善することが期待できる。植物によって難分解性廃棄物の分解処理効率を改善できれば、環境負荷が極めて小さい省エネルギー・省資源のシステムが構築できる。しかも植物は、例えばバイオジオフィルタ等の廃水処理施設において栽培することができ、有機系廃棄物の処理システム内で調達可能である。従来から例えば余剰汚泥の可溶化を促進するためにプロテアーゼ、アミラーゼ、リパーゼ等の酵素を利用した方法が提案されているが（非特許文献１参照）、従来方法は何れもシステム外の工場等で生産された酵素を利用するものであり、システム内で酵素の自足的生産を想定していない。ペルオキシダーゼ産生植物を用いて難分解性廃棄物の処理効率を高めることができれば、環境負荷が小さな自足的システムの構築が可能となる。本発明は、この着想に基づく研究開発の結果、完成に至ったものである。
【００１１】
図１の実施例を参照するに、本発明によるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法は、微生物難分解性の有機系廃棄物Ａをペルオキシダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓと混合し、粉砕物Ｓと共に微生物と接触させて分解処理してなるものである。好ましくは、ペルオキシダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓと有機系廃棄物Ａとを混合して一定時間貯留したのち微生物と接触させる。更に好ましくは、有機系廃棄物Ａから生じる臭気ガス等のガスＴ及び／又は分解処理により生じる処理液Ｗをペルオキシダーゼ産生植物Ｒが生育する植栽基盤10に導き、植栽基盤10上で生育したペルオキシダーゼ産生植物Ｒを粉砕して有機系廃棄物Ａと混合する。
【００１２】
また図１のブロック図を参照するに、本発明によるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理装置は、微生物難分解性の有機系廃棄物Ａにペルオキシダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓを混合して一定時間貯留する混合槽１、及び有機系廃棄物Ａを粉砕物Ｓと共に取り入れ且つ微生物と接触させて分解処理するバイオリアクタ５を備えてなるものである。好ましくは、分解処理後に残る未分解廃棄物Ｐをバイオリアクタ５から混合槽１へ戻して循環させる手段（返送路）９を設ける。更に好ましくは、混合槽１及び／又はバイオリアクタ５から発生する臭気ガス等のガスＴ及び／又は分解処理により生じる処理液Ｗを導入してペルオキダーゼ産生植物Ｒを生育させる植栽基盤10、並びに植栽基盤10上で生育したペルオキシダーゼ産生植物Ｒを粉砕して混合槽１へ送る粉砕装置２を設ける。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるペルオキシダーゼ産生植物利用の有機系廃棄物処理方法及び装置は、難分解性廃棄物をペルオキシダーゼ産生植物の粉砕物と混合し、その混合物を微生物と接触させて分解処理するので、次の顕著な効果を奏する。
【００１４】
（イ）ペルオキシダーゼ産生植物の粉砕物との混合により難分解性廃棄物を可溶化できるので、微生物による分解処理効率を高め、処理期間の短縮、処理装置の小型化が可能となる。
（ロ）分解処理効率が向上するため、分解処理後に残る未分解残渣の発生量を削減することができ、未分解残渣を難分解性廃棄物として循環処理することにより実質的に未分解残渣を排出しないシステムとすることが期待できる。
（ハ）ペルオキシダーゼ産生植物は、バイオジオフィルタ等で生育させることによりシステム内で調達することができ、環境負荷が極めて小さな自足的システムが構築できる。
（ニ）難分解性廃棄物を生ごみ等の易分解性廃棄物と同じバイオリアクタで分解処理することが可能となるので、難分解性廃棄物と易分解性廃棄物とを同時に処理するシステムとすることが可能である。
（ホ）好気性微生物処理及び嫌気性微生物処理の何れにも適用可能であり、既存のバイオリアクタにもペルオキシダーゼ産生植物の粉砕物との混合槽を併設することにより本発明を容易に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の有機系廃棄物処理装置の実施例を示す。図示例の処理装置は、ペルオキシダーゼ産生植物Ｒを粉砕する粉砕装置２と、微生物難分解性の有機系廃棄物Ａにペルオキシダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓを混合する混合槽１と、有機系廃棄物Ａと粉砕物Ｓとの混合物（Ａ＋Ｓ）を取り入れて微生物と接触させるバイオリアクタ５とを有する。ペルオキシダーゼ産生植物Ｒの一例はホースラディッシュ（horseradish）であるが、ペルオキシダーゼを産出する他の植物、例えばダイコン・カブ等を利用することも可能である。また将来的には、遺伝子組換え技術により作出された植物の利用も期待できる。
【００１６】
粉砕装置２は、ペルオキシダーゼ産生植物Ｒを細胞が破壊される程度の大きさに粉砕するものであり、例えばブレンダー、ミキサー、ジューサー等の従来技術に属する食品用粉砕器とすることができる。粉砕装置２にペルオキシダーゼ産生植物Ｒをそのまま投入して粉砕物Ｓとしてもよいが、適当量の水を加えて粉砕・撹拌することにより粉砕液Ｓとすることができる。図示例では、難分解性廃棄物Ａである余剰汚泥を混合槽１に投入し、粉砕装置２からペルオキシダーゼ産生植物Ｒの粉砕物（又は粉砕液）Ｓを混合槽１に添加して混合し、その混合物（Ａ＋Ｓ）をバイオリアクタ５に導入して微生物と接触させる。難分解性廃棄物Ａが木質系廃棄物等である場合は、難分解性廃棄物Ａを適当な大きさに破砕した上で混合槽１へ投入して粉砕物Ｓと混合する。必要に応じて、混合槽１に設けた撹拌手段1aにより難分解性廃棄物Ａと粉砕物Ｓとを撹拌してもよい。
【００１７】
混合物（Ａ＋Ｓ）は、混合槽１で一定時間貯留し、難分解性廃棄物Ａを粉砕物Ｓ中のペルオキシダーゼと反応させて可溶化したのち、バイオリアクタ５へ導入することが望ましい。図示例では、混合槽１とバイオリアクタ５との間に貯留槽３を設け、混合槽１で混合した混合物（Ａ＋Ｓ）を貯留槽３に一定時間貯留しているが、混合槽１に貯留する場合は貯留槽３を省略してもよい。混合槽１又は貯留槽３に貯留する時間は、難分解性廃棄物Ａ及びペルオキシダーゼ産生植物Ｒの種類や混合割合、温度（気温）等に応じて適宜選択可能であるが、例えば実験的に定めることができる。
【００１８】
例えば、ペルオキシダーゼ産生植物Ｒであるホースラディッシュと難分解性廃棄物Ａである余剰汚泥との混合物（Ａ＋Ｓ）は、その混合直後に比し５〜24時間程度貯留することにより、全有機物（T-BOD）に対する溶解性有機物（S-BOD）の割合が1.5〜2.0倍以上に上昇する。例えば、全有機物に対する溶解性有機物の割合が50％以上、好ましくは60％以上、更に好ましくは70％以上に可溶化するまで混合物（Ａ＋Ｓ）を貯留する。ただし、後述する実験例に示すように、粉砕物Ｓと混合しただけでも難分解性廃棄物Ａのある程度の可溶化が期待できるので、バイオリアクタ５内でペルオキシダーゼによる難分解性廃棄物Ａの分解が期待できる場合は、バイオリアクタ５へ導入する前の混合物（Ａ＋Ｓ）の貯留時間を短縮又は省略してもよい。
【００１９】
難分解性廃棄物Ａと粉砕物Ｓとの混合割合は、難分解性廃棄物Ａ及びペルオキシダーゼ産生植物Ｒの種類や混合物（Ａ＋Ｓ）の貯留時間等に応じて適宜選択することができ、例えば実験的に定めることができる。本発明者等は、ホースラディッシュの粉砕物Ｓを余剰汚泥Ａと混合した場合、混合物（Ａ＋Ｓ）の合計重量に対する粉砕物Ｓの重量の割合を1/1000〜1/10とすれば、５〜48時間の貯留時間によって全有機物に対する溶解性有機物の割合を十分高め得ることを実験的に確認することができた。
【００２０】
混合物（Ａ＋Ｓ）を混合槽１又は貯留槽３からバイオリアク５へ導入し、バイオリアクタ５において難分解性廃棄物Ａと粉砕物Ｓとを同時に微生物と接触させて分解処理する。すなわち本発明によれば、ペルオキシダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓとの混合によって可溶化した難分解性廃棄物Ａと、微生物易分解性の粉砕物Ｓ及び微生物難分解性の有機系廃棄物Ａとを、バイオリアクタ５において同程度の時間で処理することができる。また、従来の難分解性廃棄物Ａの微生物分解処理に比し、分解処理後に残る未分解廃棄物（残渣）Ｐの発生量を削減できる。ある程度の未分解残渣Ｐは発生するが、図示例のように未分解残渣Ｐを返送路９経由でバイオリアクタ５から混合槽１へ戻して難分解性廃棄物Ａとして循環処理することにより、未分解残渣Ｐを実質上外部に排出しないシステムとすることが可能である。
【００２１】
図示例では、メタン発酵微生物群（例えば、55℃程度で活性を示す高温メタン生成菌群）が保持された嫌気性バイオリアクタ５を用い、混合物（Ａ＋Ｓ）をバイオリアクタ５でバイオガスＧと処理液Ｄとに分解し、ガス回収装置６によりバイオガスＧを回収する。また処理液Ｄを二次処理施設（例えば、活性汚泥処理槽等）７へ送り、処理液Ｄ中の余剰汚泥Ｐを沈殿させて分離すると共に、余剰汚泥分離後の処理液Ｗを植栽基盤10経由で放流する。二次処理施設７で分離した余剰汚泥Ｐを返送路９経由で混合槽１に戻し、難分解性廃棄物Ａとして循環処理することができる。ガス回収装置６で回収したバイオガスＧは、燃料電池その他のエネルギー回収装置（図示せず）により電気エネルギーや温熱エネルギーに変換し、そのエネルギーを粉砕装置２、混合槽１及びバイオリアクタ５へ供給することができる。従来の難分解性廃棄物Ａのメタン発酵処理に比し、難分解性廃棄物Ａを可溶化した上でメタン発酵処理する本発明によれば、粉砕装置２、混合槽１（撹拌手段1a）及びバイオリアクタ５のエネルギーを賄う以上のバイオガスＧの回収が期待でき、エネルギー自足的なシステムとすることが期待できる。
【００２２】
ただし、本発明はメタン発酵処理への適用に限定されず、例えばアルコール発酵処理、コンポスト化処理その他の好気性処理など様々な微生物処理に適用することができる。また、例えば従来の廃水の活性汚泥処理に本発明を適用し、廃水処理後に発生する余剰汚泥を混合槽１でペルオキシダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓと混合して可溶化し、可溶化後の汚泥を活性汚泥処理に戻して循環させることにより、汚泥の増加を最小限に抑えた活性汚泥処理を構築することも期待できる。
【００２３】
［実験例１］
本発明による難分解性廃棄物Ａの処理効率の改善効果を確認するため、難分解性廃棄物Ａとしてメタン発酵廃液の高度処理実験装置から排出される余剰汚泥を用い、ペルオキシダーゼ産生植物Ｒとしてホースラディッシュを用いて実験を行った。ホースラディッシュＲは、ブレンダー等の粉砕装置２により９倍量の水と共に粉砕・撹拌して粉砕液Ｓとした。粉砕液Ｓ中のホースラディッシュ含有量は20mL（＝200×0.1）であった。この余剰汚泥Ａと粉砕液Ｓとを用い、（Ａ）余剰汚泥Ａのみを30℃で24時間放置した試料、（Ｂ）余剰汚泥Ａ＝800mLと粉砕液Ｓ＝200mLとを混合して30℃で24時間放置した試料、（Ｃ）粉砕液Ｓのみを30℃で24時間放置した試料の３種類の試料を作製した。試料（Ｂ）における、混合物（Ａ＋Ｓ）の合計重量に対するホースラディッシュＲの重量の割合は1/50（＝20/1,000）である。試料（Ａ）、試料（Ｂ）、及び試料（Ａ）と（Ｃ）とを混合した混合試料（Ａ＋Ｃ）の各々について組成を分析した結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2006061763.tif 000003
【００２５】
表１の試料（Ｂ）及び試料（Ａ＋Ｃ）の組成分析結果の比較から、各試料のT-CODcrはほぼ同程度であってホースラディッシュＲの混合処理により有機物総量に変化がないこと、T-CODcrに占めるS-CODcr、T-BODの割合もほぼ同等であることが分かる。他方、T-CODcrに占めるS-BODは、試料（Ａ＋Ｃ）に比し試料（Ｂ）では２倍以上増加していることが分かる。T-BODに占めるS-BODの割合は、試料（Ａ＋Ｃ）では約30％（＝1,982/6,485）であるのに対し、試料（Ｂ）では約72％（＝5,150/7,130）である。また、固形物濃度（SS、VSS）も試料（Ａ＋Ｃ）に比し試料（Ｂ）では低下することが確認できた。これらの実験結果から、ホースラディッシュＲの粉砕物Ｓと混合することにより、余剰汚泥Ａの全有機物（T-BOD）に対する溶解性有機物（S-BOD）の割合が上昇すると共に固形物濃度（SS、VSS）が減少し、余剰汚泥Ａの可溶化が進むことが確認できた。
【００２６】
なお、表１の試料（Ａ）と試料（Ａ＋Ｃ）との比較から、T-CODcrに占めるS-CODcr、T-BODの割合が試料（Ａ）に比し試料（Ａ＋Ｃ）では増加していることが分かる。この実験結果から、余剰汚泥ＡにホースラディッシュＲの粉砕液Ｓを混合した直後においても余剰汚泥Ａの可溶化が進行することが確認できた。
【００２７】
［実験例２］
実験例１の試料（Ｂ）及び試料（Ａ＋Ｃ）にそれぞれ360mLのメタン発酵種汚泥を添加して90ｇとし、高温メタン生成菌群が保持されて55℃に保温された嫌気性バイオリアクタ５（恒温槽）内に投入し、各試料からメタン発酵処理により発生したバイオガスＧの積算量を計測する実験を行った。実験データのばらつきを小さくするため、２系列の実験を行って各実験の計測値の平均値を求めた結果を図３に示す。
【００２８】
図３の実験結果から分かるように、試料（Ａ＋Ｃ）の場合（図中の○印で示すグラフ）は、試験開始後５日目からバイオガスＧの発生が確認され、25日程度までバイオガスＧの発生量は徐々に増加した。他方、試料（Ｂ）の場合（図中の◇印で示すグラフ）は、試験開始直後から活発なバイオガスＧの発生が確認され、試験開始後10日でほぼバイオガスＧの発生が収束することが確認できた。また、最終的なバイオガスＧの積算量も、試料（Ａ＋Ｃ）に比し試料（Ｂ）では増加することが確認できた。この実験結果から、ホースラディッシュＲの粉砕物Ｓと混合することにより、余剰汚泥Ａのメタン発酵時間が短縮されてメタン発酵効率が向上すること、バイオガスＧの発生量も増加することが確認できた。
【００２９】
こうして本発明の目的である「微生物難分解性の有機系廃棄物を小さい環境負荷で効率的に分解処理できる方法及び装置」の提供を達成できる。
【実施例１】
【００３０】
本発明で用いるペルオキダーゼ産生植物Ｒはバイオリアクタ５の周辺の緑地等で栽培することも可能であるが、図１の実施例では、バイオリアクタ５から分解処理後の処理液Ｗを導入してペルオキダーゼ産生植物Ｒを生育させる植栽基盤10を設け、植栽基盤10上で生育させたペルオキシダーゼ産生植物Ｒを粉砕装置２により粉砕して混合槽１へ供給している。
【００３１】
例えば特許文献４及び５に示すように、従来から下水道や農業集落廃水、合併浄化槽からの二次処理水等を浄化すると共に、有用植物の生育に利用するバイオジオフィルタが知られている。特許文献４は、粘土鉱物や細砂が充填された濾床に有用植物を植え込んでバイオジオフィルタを調製し、窒素・リンその他の汚濁成分を含む被処理水をバイオジオフィルタに導き、被処理水又は濾床に吸着された汚濁成分を吸収させて有用植物を生育させる技術を開示する。また特許文献５は、植物の根系が貫通可能な孔が底部に穿たれた植栽基盤を水面上に支持し、底部の孔から水中に生長させた植物の根系に水中汚濁物質を吸着・吸収させて植物を生育させる水質浄化方法及び装置を開示する。図示例の植栽基盤10の一例は、特許文献４が開示する粘土鉱物や細砂が充填された濾床、又は特許文献５が開示する底部に植物の根系が貫通可能な孔が穿たれた植栽基盤である。
【００３２】
ペルオキダーゼ産生植物Ｒの一例であるホースラディッシュは比較的簡単に栽培できることが知られており、本発明者等は図１のようにバイオリアクタ５又は二次処理施設７からの処理液Ｗを導いた植栽基盤10においてホースラディッシュが生育可能であることを実験により確認した。図示例のように処理システム内でペルオキダーゼ産生植物Ｒを栽培することにより、外部から資源供給を必要としない極めて環境負荷が小さい自足的システムが構築できる。
【００３３】
なお、図示例のように、二次処理施設７からの処理液Ｗだけでなく混合槽１、バイオリアクタ５、或いは貯留槽３で発生する臭気ガス等のガスＴを植栽基盤10に導入することにより、ガスＴをペルオキダーゼ産生植物Ｒの生育に利用することができる。また、図２に示すように生物脱臭設備のバイオフィルタ等を植栽基盤11とし、システム内で発生したガスＴを生物脱臭設備へ導き、そのバイオフィルタ上でペルオキダーゼ産生植物Ｒを生育させることも可能である。
【実施例２】
【００３４】
図２は、メタン発酵微生物群が保持された嫌気性バイオリアクタ５を用い、余剰汚泥や木質系廃棄物等の難分解性廃棄物Ａと、食品系廃棄物等の易分解性廃棄物Ｂとを同時に処理する本発明の処理システムの実施例を示す。本発明によれば、難分解性廃棄物Ａを可溶化することにより易分解性廃棄物Ｂと同程度の時間で分解処理することが可能であり、難分解性廃棄物Ａと易分解性廃棄物Ｂとを同じバイオリアクタ５で同時に処理するシステムとすることができる。
【００３５】
図２のシステムに投入された易分解性廃棄物Ｂは、先ず分別装置８に投入されて食器やビニール類等の混入異物Ｃを分別すると共に粉砕されたのち、貯留槽（スラリータンク）３に蓄えられる。またシステムに投入された難分解性廃棄物Ａは、分別装置８で粉砕できない木質系廃棄物等の難分解性廃棄物Ａや二次処理施設７で発生した未分解残渣（余剰汚泥）Ｐと共に混合槽１へ送り、ペルオキダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓと混合して一定時間貯留したのち、貯留槽３へ送って易分解性廃棄物Ｂと混合する。貯留槽３に蓄えた易分解性廃棄物Ｂと難分解性廃棄物Ａ、未分解残渣Ｐとペルオキダーゼ産生植物Ｒの粉砕物Ｓとの混合物をバイオリアクタ５へ送り、メタン発酵微生物群と接触させて同時に処理する。バイオリアクタ５で発生したバイオガスＧはガス回収装置６で回収し、バイオリアクタ５の処理液Ｄは二次処理施設７へ送って未分解残渣Ｐを分離したのち処理液Ｗとする。
【００３６】
ペルオキダーゼ産生植物Ｒは、図１の場合と同様にバイオリアクタ５の処理液Ｗが導入されるバイオジオフィルタ等の植栽基盤10で栽培すると共に、混合槽１・バイオリアクタ５・分別装置８・貯留槽３・二次処理施設７からのガスＴが導入される脱臭用バイオフィルタ等の植栽基盤11で栽培することができる。植栽基盤10、11上で生育したペルオキシダーゼ産生植物Ｒを粉砕装置２で粉砕し、粉砕物Ｓとして混合槽１へ送って難分解性廃棄物Ａの可溶化に利用する。図示例の処理システムによれば、ペルオキシダーゼ産生植物Ｒをシステム内で調達できると共に、難分解性廃棄物Ａと易分解性廃棄物Ｂとの同時処理によりバイオガスＧの発生量の増大が期待できるので、外部から資源及びエネルギーの供給を必要としない環境負荷が極めて小さい自足的システムとすることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例の説明図である。
【図２】本発明の他の実施例の説明図である。
【図３】本発明の効果を確認する実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１…混合槽            1a…撹拌手段
２…粉砕装置          ３…貯留槽
５…バイオリアクタ    ６…ガス回収装置
７…二次処理施設      ８…分別装置
９…返送路
10…植栽基盤（バイオジオフィルタ）
11…植栽基盤（バイオフィルタ）
Ａ…微生物難分解性の有機系廃棄物（難分解性廃棄物）
Ｂ…微生物易分解性の有機系廃棄物（易分解性廃棄物）
Ｃ…混入異物          Ｄ…処理液
Ｇ…バイオガス
Ｐ…未分解廃棄物（残渣）
Ｒ…ペルオキシダーゼ産生植物
Ｓ…ペルオキシダーゼ産生植物の粉砕物（又は粉砕液）
Ｔ…（臭気）ガス      Ｗ…余剰汚泥分離後の処理液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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