(57)【要約】【課題】埋立最終処分場における臭気は近隣周辺に放出するため自治体から改善要請が出ることが多く、大きな課題となっているが、同様に水質悪化や土壌汚染も重要な課題となっている。また、自治体や各種産業の水処理施設も水処理に多くの課題を抱えている。そこで、これらの課題を解決する環境改善資材を開発した。【解決手段】木材産業の残廃材である樹皮の易分解性成分が分解した後の難分解物質は環境改善に利用できる有効な成分を有しており、可溶性の有機物が分解した後の素材であるため、環境中に負荷を与えない。その難分解物質に複数の微生物を担持させることによって臭気抑制、水質浄化、土壌浄化等を効率的に安価で処理ができる。また、微生物を担持させた難分解物質に鉄粉を混合することによって、埋立処分場の有害ガスを抑制・防止できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース系バイオマスである樹皮の易分解性成分が分解した後の難分解性物質を利用した水質浄化材並びに汚染防止材、臭気抑制材並びに発生防止材、土壌浄化材並びに汚染防止材。
【請求項２】
リグノセルロース系バイオマスである樹皮の易分解性成分が分解した後の難分解性物質に光合成細菌・乳酸菌・納豆菌・放線菌等々を含む複数の微生物を担持させて使用する水質浄化材並びに汚染防止材、臭気抑制材並びに発生防止材、土壌浄化材並びに汚染防止材。
【請求項３】
リグノセルロース系バイオマスである樹皮の易分解性成分が分解した後の難分解性物質に光合成細菌・乳酸菌・納豆菌・放線菌等々を含む複数の微生物を担持させたものに鉄粉を混合させて使用する水質浄化材並びに汚染防止材、臭気抑制材並びに発生防止材、土壌浄化材並びに汚染防止材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリグノセルロース系バイオマスである樹皮の易分解性成分を分解した後の難分解性物質を利用した環境改善資材に関するものであり、水質浄化、臭気抑制、土壌浄化等々に利用する。
【背景技術】
【０００２】
木材産業における製品は建設業、製紙業、木質ボード工業等々に流通しているが、出荷量に比例して残廃材の樹皮が大量に発生する。樹皮は堆肥化して堆肥製品として販売されているが、消費量よりも樹皮の発生量のほうがはるかに大きい。樹皮は大量な未利用バイオマスであるため、永年にわたり、木質燃料や炭化燃料並びにエタノール抽出等々の利用開発が各種専門機関において進められてきたが、燃焼熱量が少ないことや製造コストが合わないために利用が進まず、多くの木材産業において樹皮が多量に山積みになって、処理ができないのが現状であり、樹皮の利用開発は木材産業では重要かつ緊急な課題となっている。
【０００３】
木材加工場における残廃材となる樹皮は工場敷地内または近隣空地に自然放置されていることが多く、自然放置された樹皮は腐植が進み、可溶部分は微生物により分解して、難分解性成分のみが残った残廃材が多量に山積されている。
【０００４】
その難分解性成分はスベリン（コルク質形成成分）・ケルセチン（脂肪や乳製品の防臭用無害性酸化成分）・フェルギノール（抗菌、抗酸化成分）・ポリフェノール（吸着成分）・リグニン（重金属類固定化成分）等々を含み、全体が多孔質体となっており、構造は束状になったミクロフィブリルによって組成されて、その中には、フェノール性化合物であるリグニンが、セルロースに比べて、より強靭に結合した難分解物質となっている。また、その難分解物質は還元作用が強く、酸性条件下の水溶液中に投入すると水溶液は中性化することが分かった。樹皮の難分解性物質を構成する主な元素は５０％以上が炭素（Ｃ）であり、その他、酸素と水素が残りを占めているが、超微量に窒素、リン、イオウ、鉄を含んでいる。
【０００５】
本発明の技術は、その難分解性物質を水質浄化材並びに汚染防止材、臭気抑制材並びに発生防止材、土壌浄化材並びに汚染防止材等々の環境改善資材として利用するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６‐２１３９００号  公報
【特許文献２】特許３９１９０３０号  公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】岩手大学農学部  小藤田久義著「樹皮成分の有効利用」https://shingi.jst.go.jp/past_abst/abst/p/08/01/iwate9.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする課題は、最終埋立処分場における臭気の抑制並びに発生防止、水質浄化並びに汚染防止、土壌浄化並びに汚染防止である。
【０００９】
また、解決しようとする課題は、食品工場施設、畜産施設等の各種産業における水処理施設並びに自治体の農業集落施設、下水処理施設等の水処理施設の水質浄化である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、その難分解性物質が多孔質であるため、微生物を担持させることによって、多孔質体が微生物の菌床となり、多孔質体に炭水化物、タンパク質、脂質等の有機物を付着させると、微生物は、異化作用として有機物を水と二酸化炭素に分解すると同時に、同化作用として微生物は多孔質体の中で増殖する。
上記のように微生物を担持させた樹皮の難分解性物質である多孔質体は、付着した有機物を分解するため、水質浄化材、臭気抑制材、土壌改良材等々の環境改善資材として利用することが可能であり、その難分解性物質は有機物を含む易分解性成分が分解した後のものであるため、環境改善資材の素材として環境に負荷を与えない。
【００１１】
また、微生物を担持させた樹皮の難分解物質に鉄粉を混合して利用する。
これは、埋立最終処分場から硫化水素が発生することが多く、微生物は増殖する時に硫黄を利用して増殖するため、硫黄の固定化により硫化水素の発生を抑制するが、硫黄が過多の場合や微生物の死滅による硫黄の残留があるため、鉄粉と反応させて硫化鉄として無害化した上で固定化する。これは、酸性条件下では起こらない硫化水素と鉄の反応が、環境改善資材の還元作用により硫化水素と鉄の反応を促進しているものである。つまり、硫化水素に含まれる硫黄の固定化を微生物と鉄粉で行うものである。
【００１２】
環境改善資材としての難分解物質は、樹皮を自然放置して腐植により可溶部分が分解した樹皮を裁断したものに、微生物を担持させたものと、微生物を担持させて鉄粉を混合したものを目的別に利用する。
【００１３】
担持させる微生物は光合成細菌・乳酸菌・納豆菌・放線菌等々を混在させたものであり、水質浄化や臭気抑制並びに土壌浄化の永年の実証や実績によって組成した自社開発の培養による微生物を利用する。
【発明の効果】
【００１４】
埋立最終処分場から排出するガスはアンモニアやメタンガス、硫化水素ガス等々の多様なガスが排出するが、いずれも人体に影響を及ぼす有害なガスが多くを占めており、近隣周辺に放出するため、自治体から改善を要請されている埋立最終処分場が多い。処分業者は改善対策のために様々な手法を用いているが、ガス抜き管や集排水管の改良や増設等の構造的な改善策を用いることが多く、課題の抜本的な解決が出来ていないのが現状である。
本発明は埋立最終処分場の有害ガスを抑制並びに発生を防止するものであり、同時に水質浄化並びに土壌浄化を行う効果も持っている。
【００１５】
また、各種産業の水処理施設や自治体の水処理施設において、ＢＯＤやＣＯＤの低減、窒素やリンの低減、曝気槽のバルキング解決等々のために各メーカーの接触濾材を利用する事業者が多いが、高価であるため導入を控える事業者が多い。本発明はバイオマスである残廃材の樹皮を利用したものであるため、安価な水質浄化資材として提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】埋立最終処分場の実証工事現場に環境改善資材を投入・配置する箇所である。
【図２】一般的な埋立最終処分場のガス抜き管と集排水管を設置した断面図である。
【図３】埋立最終処分場の実証工事現場のガス抜き管と集排水管の位置を示す立面図である。
【図４】実証工事現場で工事前に採取したガス抜き管と集排水管の各所の硫化水素ガスの発生状況である。
【図５】実証工事の約３ヶ月後に採取したガス抜き管と集排水管の各所の硫化水素ガスの発生状況である。
【図６】実証工事現場のガス抜き管の周囲に環境改善資材を投入・配置した写真である。
【図７】食品工場排水のラボ試験におけるＣＯＤと色度の１０日間の経時変化データである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
埋立最終処分場の場合は、埋立最終処分場のガス抜き管や集排水管の周囲を環境改善資材で囲み、覆土には環境改善資材を混合することで、臭気抑制、水質浄化、土壌浄化を行う。
【００１８】
水処理施設の場合は、調整槽や曝気槽及び脱窒槽等々に環境改善資材を投入することにより、接触濾材として有効に水質を浄化することが出来る。
【実施例】
【００１９】
埋立最終処分場にて実証工事を行った。
埋立最終処分場は図２のような構造が多くを占めており、廃棄物中の水分を集排水管で回収して、発生するガスはガス抜き管を使って排出する。
【００２０】
図３は実証工事を行う埋立最終処分場のガス抜き管及び集排水管の配置を示す立面図である。当初に実証工事前のガスの発生状況を硫化水素に絞って、各所に分布しているガス抜き管及び集排水管内の硫化水素濃度を検知管で計測して、図４のように実証工事前の各所の硫化水素濃度の計測値をグラフ化した。計測結果は硫化水素濃度が高い箇所が多く見られた。
【００２１】
環境改善資材を利用した実証工事は、ガス抜き管の周囲を掘削して、図１のように環境改善資材でガス抜き管を囲い、合わせて、覆土に環境改善資材を混合させる工法とした。ガス抜き管を環境改善資材で囲って、埋め戻した写真が図６である。
【００２２】
実証工事の結果は工事前と同様に、各所に分布するガス抜き管並びに集排水管内の硫化水素濃度をガス検知管で測定して、計測値の１ヵ月毎の経時変化を調べた結果、硫化水素は急速に低減して、３ヶ月後には、図５のように硫化水素濃度は大きく低減した。
【００２３】
以上のように硫化水素が発生しなくなった要因は、環境改善資材に担持させた微生物が硫化水素の元となる硫黄分を微生物の体内に吸収固定化すると同時に、環境改善資材の還元作用により、混合した鉄粉が硫化水素と反応し、硫化鉄となって固定化したものであり、埋立てられている既存の廃棄物からは硫化水素の発生が抑制されることが分かった。
【００２４】
そして、環境改善資材の３ヶ月後の色や形状を確認したところ、資材は黒ずんでいたが形状に大きな変化はなく、若干の資材の減少が見られた。これは、環境改善資材がリグノセルロースであることから、微生物の活動に炭素が消費されたものと判断される。
【００２５】
工事終了後の今後、新たに廃棄物を投入する場合は、搬入した廃棄物中に環境改善資材を混合すると同時に、ガス抜き管及び集排水管の周囲に環境改善資材を配置して廃棄物を投入し、覆土をする場合は覆土に環境改善資材を混合することによって、発生するガスの抑制並びに発生防止ができることが分かった。
【００２６】
また、硫化水素抑制以外の効果として、環境改善資材に担持させた微生物は有機物を分解すると同時に、担持させた光合成細菌は酸素合成により酸素を発生させるため、酸素はその他のガス（メタンガス・アンモニアガス等）の発生を抑制すると同時に、土壌中に混合した環境改善資材の好気性微生物（納豆菌・放線菌等）も活性化させて、土壌中の有機物の分解・浄化を促進して、水質の浄化も行うと考えられる。
【００２７】
環境改善資材は水処理施設の水質浄化にも有効性が認められる。
【００２８】
民間の食品工場や畜産施設及び自治体の農業集落施設や下水処理施設等々の水処理はそのほとんどを活性汚泥法にて処理を行っている。活性汚泥法は有機物を曝気槽内に投入して微生物により水と二酸化炭素に分解している。曝気槽には有機物の分解能力を高めるために、微生物を固定化・増殖させるための接触濾材を利用することが多く、市場には接触濾材製品が多く出回っている。
接触濾材製品の多くは樹脂製製品であるが、最近では炭素繊維で加工した接触濾材も出てきたが、高価であるため利用を控える事業者が多い。
【００２９】
そこで、微生物を担持させた環境改善資材を接触濾材として利用できることを実証した。
まずは、ラボ試験で環境改善資材の利用によりＣＯＤや色度が低減化できることを確認した。図７は食品工場排水を水槽に入れて、環境改善資材を投入しない水槽と投入した水槽を曝気したものを経時的に比較したデータである。ＣＯＤ及び色度が極端に改善されていることが分かる。
本発明を行う前に、食品排水や畜産排水の水質浄化処理を数多く手掛けてきており、光合成細菌や納豆菌が水質浄化に効果があることは実証済みであり、ラボ試験の結果は想定の範囲であった。
また、環境改善資材の中に含まれるリグニン等の固形物が濾材の役割をして、微生物の固定化並びに増殖をしていることが、更に大きな浄化能力を持つことが分かった。
【００３０】
そのため現在は、過去に行った水質浄化現場に出向いて、曝気槽内に環境改善資材を投入しているが、結果は大変良好である。
更に、食品加工工場の水処理施設においてバルキングが頻繁に発生する水処理現場があるが、環境改善資材を曝気槽に投入して以来、６ヶ月以上に渡り、バルキングが発生していない。
【００３１】
つまり、微生物を担持させた環境改善資材を活性汚泥法水処理の曝気槽に投入することによって、ＢＯＤ成分やＣＯＤ成分が環境改善資材に付着して、有機物の分解速度が向上すること、並びに曝気槽内の微生物が環境改善資材に固定化・増殖して微生物濃度（ＭＬＶＳＳ）が増加するため、有機物の分解能力が向上すること、並びにバルキングによる糸状菌が浮遊している曝気槽内に環境改善資材を投入することにより、環境改善資材に担持している微生物が優占種となり、バルキングが解消できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
前記のように環境改善資材はバイオマスである樹皮を利用したものであり、木材産業における、廃棄物化している樹皮を環境改善資材として大量に有効利用出来ることから、社会的貢献度は高いと判断する。
【００３３】
また、環境改善資材は埋立最終処分場の環境改善、並びに各種産業の水処理施設や自治体の水処理施設の水質浄化資材として安価に提供できるため、産業上の利用可能性は高いと判断する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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