(57)【要約】【課題】微生物を利用して生ごみを適切に分解処理を行なう。【解決手段】コンテナを生ごみ投入工程と、複数の生ごみ分解工程と、分解後の生ごみ残渣の取り出し工程を経由させる方法であって、複数の生ごみ分解工程の各工程には生ごみ成分に応じた分解活動を行なう微生物を付与する。各分解工程は、付与する各微生物の活動適正温度が低い微生物から高い微生物に向って順に連続させ、各微生物の活動適正温度に対応する温度雰囲気を与え、さらに各分解工程を微生物の活動域の湿度調整を行なう。また、土中に同軸状に埋設された搬送外パイプと搬送内パイプからなる搬送パイプと、搬送外パイプと搬送内パイプとの中空部に充填された微生物の培地と、搬送内パイプの内部を連結して搬送される複数の生ごみのコンテナとからなり、搬送パイプは、蒸気及び気体を通過させるが液体及び固体を通過させない素材で構成される生ごみ分解装置である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンテナを順次連結した生ごみ搬送路を駆動させて生ごみを搬送する工程において、前記コンテナを生ごみ投入工程と、複数の生ごみ分解工程と、分解後の生ごみ残渣の取り出し工程を経由させる方法であって、前記複数の生ごみ分解工程の各工程には生ごみ成分に応じた分解活動を行なう微生物を付与すると共に、各分解工程は、付与する各微生物の活動適正温度が低い微生物から高い微生物に向って順に連続させ、各微生物の活動適正温度に対応する温度雰囲気を与え、さらに各分解工程を微生物の活動域の湿度調整を行なうことを特徴とする生ごみ分解方法。
【請求項２】
請求項１において、生ごみ投入工程の直後には紫外線照射工程を含み、さらに残渣の取り出し工程の直前には最終分解工程で付与した微生物を死滅させる紫外線照射工程を含む生ごみ分解方法。
【請求項３】
土中に同軸状に埋設された搬送外パイプと搬送内パイプからなる搬送パイプと、前記搬送外パイプと搬送内パイプとの中空部に充填された微生物の培地と、前記搬送内パイプの内部を連結して搬送される複数の生ごみのコンテナとからなり、前記搬送パイプは、蒸気及び気体を通過させるが液体及び固体を通過させない素材で構成されたことを特徴とする生ごみ分解装置。
【請求項４】
搬送パイプの上流側には生ごみを投入したコンテナの投入口を設け、下流側には分解処理後の生ごみの残渣の取出口を設け、複数のコンテナは無端状に連結され、駆動機構によって搬送パイプの上流側から下流側に向って搬送される請求項３記載の生ごみ分解装置。
【請求項５】
搬送パイプは順次複数の区画に区切られ、前記区画ごとに異なる種類の微生物を付与する請求項３又は４記載の生ごみ分解装置。
【請求項６】
区画ごとに微生物を付与するためのホッパが地上に設けられ、このホッパから培地及び搬送内パイプ内に微生物付与のためのパイプが接続される請求項３〜５のいずれか記載の生ごみ分解装置。
【請求項７】
搬送内パイプ内には、コンテナを搬送するレールが設けられている請求項３〜６のいずれか記載の生ごみ分解装置。
【請求項８】
レールはコンテナの角部を確保するように４本設けられ、これら４本のレールは進行方向に対してコンテナが回転するように捻られている請求項７記載の生ごみ分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を利用した生ごみの分解方法、及びこれに用いる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ごみ処理の問題は、人工の増加や生活の多様化に伴って深刻な問題になっている。プラスチックごみもそうであるが、生ごみについても同様に、自治体の処理能力を超えたごみが排出されるようになっている。
【０００３】
従来型の生ごみ処理は、ほとんどが焼却処理を行なっているが、焼却に伴って大量の熱を発生し、二酸化炭素も発生することは避けられないので、地球温暖化を促進するものである。このような問題を回避することを目的として、生ごみを効率的に分解することによって処理を行なう技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０１８２５９号公報
【特許文献２】特開２００９−１２５６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記先行技術のうち、特許文献１は生ごみを容器に投入し、水平方向に設けられた回転軸を駆動して、この回転軸に設けられた攪拌翼を回して生ごみを攪拌し、微生物の分解処理能を維持しようとするものである。又、特許文献２は、加熱された槽内で生ごみと微生物を攪拌・混合して微生物の分解能力を利用しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ところで、微生物が分解できる能力は、例えばタンパク質の分解に適した微生物、糖分の分解に適した微生物など、適正能力があり、すべての生ごみの分解に適合する単一種の微生物を得ることは事実上困難である。又、種類の異なる微生物を同一雰囲気下で活動させた場合には、温度条件などの適合性に違いがあるために、効率的な分解を行うことも困難である。しかし、特許文献１に記載された発明は、単一の容器内で微生物を活動させることを基本としているので、効果的な生ごみ処理を行うことはできない。
【０００７】
又、特許文献２では、加熱手段によって槽内を加熱する手段を前提としているが、微生物の適正な活動温度域は広域にわたるものではないばかりか、高温雰囲気下では死滅する微生物も多く存在する。したがって、特許文献２の手段は、ある特定の成分だけを分解することができるが、その他の成分の分解には適していないということができる。
【０００８】
本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、複数の段階に応じて適正な微生物を選択して活動させ、最終段階では生ごみを効果的に分解することができる方法、及びこれに適用する装置を開示することを目的とするものである。
【０００９】
具体的には、分解処理方法として、複数のコンテナを順次連結した生ごみ搬送路を駆動させて生ごみを搬送する工程において、前記コンテナを生ごみ投入工程と、複数の生ごみ分解工程と、分解後の生ごみ残渣の取り出し工程を経由させる方法であって、前記複数の生ごみ分解工程の各工程には生ごみ成分に応じた分解活動を行なう微生物を付与すると共に、各分解工程は、付与する各微生物の活動適正温度が低い微生物から高い微生物に向って順に連続させ、各微生物の活動適正温度に対応する温度雰囲気を与え、さらに各分解工程を微生物の活動域の湿度調整を行なうという特徴的な手段を用いた。この手段では、生ごみを搭載したコンテナを搬送する工程において、複数の微生物に生ごみを曝露させて生ごみを分解するものであるが、複数の微生物を用いることによって生ごみの成分に応じた成分を確実に分解させる。そして、ここで重要な手段は、各工程で用いる微生物の活動温度域は異なり、活動温度域を超えた温度域に曝露された微生物は死滅してしまうことに着目し、低い温度で活動する微生物から高い温度で活動する微生物の順に工程を組み立てた。この手段によって、次工程に移行すると前工程で付与された微生物は死滅することになるので、各微生物の活動を前の微生物の存在が阻害することがない。
【００１０】
また、請求項１の構成にさらに、生ごみ投入工程の直後には紫外線照射工程を含み、さらに残渣の取り出し工程の直前にも紫外線照射工程を導入した。投入直後の紫外線照射は、生ごみに存在する雑菌などを除去するためであり、取り出し工程前の紫外線照射工程では、最終段階で付与した微生物を死滅させて微生物が外部に拡散しないようにするものである。なお、取り出し工程前の紫外線照射に替えて、加熱工程を選択的に採用することもある。
【００１１】
次に、生ごみの分解工程を達成するための装置として、本発明では、土中に同軸状に埋設された搬送外パイプと搬送内パイプからなる搬送パイプと、前記搬送外パイプと搬送内パイプとの中空部に充填された微生物の培地と、前記搬送内パイプの内部を連結して搬送される複数の生ごみのコンテナとからなり、前記搬送パイプは、蒸気及び気体を通過させるが液体及び固体を通過させない素材で構成するという手段を用いた。この手段では、搬送パイプは土中に埋設されており、内外パイプの中空部に微生物の培地を設けているので、微生物の繁殖に好適であり、搬送内パイプを経由しえ微生物がコンテナに収容された生ごみに付与される。又、搬送パイプの上流側には生ごみを投入したコンテナの投入口を設け、下流側には分解処理後の生ごみの残渣の取出口を設け、複数のコンテナは無端状に連結され、駆動機構によって搬送パイプの上流側から下流側に向って搬送するという手段では、生ごみに対する微生物の活動を外部から遮断することができ、微生物の無用な漏洩を防止する。コンテナは無端状に連結されて搬送されるので、生ごみの分解処理作業は中断することなく行なうことができ、効率的である。
【００１２】
搬送パイプを順次複数の区画に区切られ、前記区画ごとに異なる種類の微生物を付与する手段では、生ごみの成分に応じた微生物を適切に付与することになるので、生ごみの分解を効果的に行う。さらに、区画ごとに微生物を付与するためのホッパが地上に設けられ、このホッパから培地及び搬送内パイプ内に微生物付与のためのパイプを接続する手段では、微生物の現状に応じた繁殖状況を管理することができるので、分解処理の均質化を計ることが可能である。
【００１３】
さらに、搬送内パイプ内にコンテナを搬送するレールが設けた手段では、コンテナの搬送がスムーズに行われ、コンテナの角部を確保するようにレールを４本設け、これら４本のレールを進行方向に対してコンテナが回転するように捻る手段では、コンテナの内部に充填した生ごみを攪拌することになるので、微生物との接触機会を均一化し、より精度の高い分解処理を可能とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の生ごみ分解方法によれば、複数の分解段階を連続的に設け、各段階の雰囲気に応じた微生物を投入することができるので、生ごみの分解処理を効果的に達成することができる。又、微生物は培地において常時生成しており、これを投入することになるので、処理過程に中断が発生することがない。又、これに採用する装置についても、無端状のコンテナを地下の密閉トンネルを介して運搬し、この過程において分解処理をさせる構成であるから、一定の雰囲気を維持することができ、微生物の活動に最適な環境を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の工程を示す概略ブロック図
【図２】図１の処理工程を達成するための装置の一例を示す横断面図
【図３】同、縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の適切な生ごみ処理方法の一例を説明する。図１は微生物を利用した生ごみ処理のプロセスを示したブロック図で、１は生ごみ投入工程、２ａ〜２ｎ（ｎは合計段階を示す整数）はそれぞれ生ごみの分解工程、３は加熱工程、４は分解後の残渣の取り出し工程である。また、５ａ〜５ｎは、分解工程２で示したアルファベットに対応して適合する微生物を投入するための菌投入工程である。そして、全ての工程は連続して行なわれ、無端状に連結したコンテナを適宜な動力手段によって搬送し、このコンテナに投入された生ごみに対して微生物を反応させるものである。なお、加熱工程３の加熱目的は、最終分解工程２ｎ終了後にも生息している微生物（菌）を死滅させることであり、これによって活用した微生物が外部に漏出することを避ける。
【００１７】
ところで、微生物が適正に活動できる条件は、第１に適切な栄養、第２に水分、第３にその微生物が活動するための適正な温度が必要である。本発明では、微生物に対する栄養は生ごみそのものに含まれているが、第２の水分と、第３の温度を管理することが求められる。そして、水分は空気中の湿度として付与することができるので、水分の調整は湿度の調整として行なう。一方、温度については、微生物の種類に応じて適切な温度環境があるので、分解工程２ａ〜２ｎに応じて温度を管理することになる。温度に応じて段階的に分解する一例としては、麹カビ菌（糸状菌）の適温は２５―３０℃で、「でんぷん」を「糖」そして「アルコール」までに分解する。次に、乳酸菌の適温は４０−５０℃で嫌気性状態では、たんぱく質をアミノ酸に分解する。乳酸菌はリグニンやセルロース、などの難分解有機物も分解し、さらに、有機物を発酵分解する働きがある。納豆菌（放線菌）の活動の適温は４０−７０℃で、難分解性の「セルロース」や「ヘミセルロース」を分解し、このときに分解熱が発生する。なお細菌（バクテリア）は繊維組織を分解する。上記のように温度管理面からの理由で糸状菌―乳酸菌―放線菌の順で分解させる。放線菌の活動温度域にその前段階に使用した菌を曝露することによって、先に使用した分解菌を死滅することが可能である。言い換えると、微生物の種類によって分解する対象が異なるが、これらの微生物が適正に活動する温度域はある程度限定されており、微生物に応じて温度が高すぎると死滅してしまう。本発明では、この微生物の温度条件に着目し、低温で良く活動する微生物を利用する工程から、より高温で良く活動する微生物を利用する工程に、順次工程を移行させることとした。この手段を採用することによって、期待する活動を終了した微生物は次工程に移行した段階で生息に適さない高温になるため、死滅することになるので、各分解工程に最適な微生物を主として活動させることができる。
【００１８】
そして、加熱工程４では、最終段階の分解工程２ｎで活用した微生物の生息温度域を超えた温度に加熱する。加熱温度は２ｎで用いる微生物に応じて適宜決定されるが、比較的低温で長時間の加熱であっても、比較的高温で短時間の加熱であってもよい。必要なことは、分解工程２ｎで用いた微生物が確実に死滅することであり、これを満足できるものであればよい。この加熱工程４を採用することによって、これらの微生物が外部に活性を保った状態で漏出することを避けることができる。
【００１９】
次に、上記分解工程を達成するための装置について説明する。図２は装置の一例であって、１１は地中に埋設された生ごみの搬送パイプであって、搬送外パイプ１２と、これと同軸で設けられた搬送内パイプ１３によって構成されている。１４は搬送外パイプ１２と搬送内パイプ１３の中空部に形成された菌の培地である。なお、搬送外パイプ１２と、搬送内パイプ１３は、気体や蒸気は通過させるが液体や固体の通過は拒否することができる素材によって構成されており、一例として炭素繊維からなる筒を採用する。１５は搬送パイプ１１の上流側に設けられた生ごみの投入口、１６は搬送パイプ１１の下流側に設けられた処理後の生ごみの取出口である。本実施例では投入口１５、及び取出口１６はそれぞれ垂直に開口するように設けられているが、斜め方向に傾斜している構成でもよい。１７・・・１７はそれぞれ生ごみを搬送するためのコンテナであって、前後のコンテナは無端状に連結されており、図示しない公知の駆動機構によって上流から下流へ搬送される。各コンテナ１７内の生ごみの量は、図示したように分解処理が進むにつれて減量していき、最終工程の取り出し工程では処理後の残渣が残るようになる。
【００２０】
図３は、図２の基本的な構成を断面図として示したものであり、同軸に設けられた搬送外パイプ１２と、搬送内パイプ１３、そして搬送内パイプ１３の内部に位置するコンテナ１７が示されている。１８ａ〜１８ｄはそれぞれコンテナ１７を誘導するためのレールであり、コンテナ１７の角部を確保している。なお、コンテナ１７の搬送時には、生ごみと微生物を効率よく接触させるために生ごみを攪拌することが好ましいので、レール１８の軌道は搬送パイプ１１の進行方向に向って大きいアールで捻られている。この場合には、生ごみがこぼれ落ちないようにコンテナ１７には蓋を設けて搬送中の生ごみを密閉する。ただし、コンテナ１７を回転させる必要がない場合には、レール１８ｃ・１８ｄは省略してもよい。
【００２１】
図２に戻って、Ａ〜Ｄで示した区画は、生ごみの分解工程を示しており、本実施形態では４つの工程として説明しており、それぞれの工程は各１０ｍの搬送路から構成されている。なお、この実施形態では、搬送外パイプの外径は約１．６ｍ、搬送内パイプの外径は０．７ｍとしているが、これらの数値は一例であって、本発明の作用効果を達成できる範囲であれば、特に限定する必要はない。そして、各工程に対応して微生物の投入ホッパ１９ａ〜１９ｄが地上に設けられ、各投入ホッパからは培地１４及びコンテナ１７の両者に微生物を付与することができるように、パイプ２０ａ〜２０ｄが接続されている。
【００２２】
このようにして、コンテナ１７に投入された生ごみは駆動機構によって搬送パイプ１１内を搬送されるが、搬送速度は特に限定しないが生ごみに対して十分に微生物が活動する速度を選択する。通常は、遅速である。そして、搬送パイプ１１には、下流に向って緩傾斜を設け、不用意に汚水が溜らないようにしている。この場合、下流側にはドレン孔を設けることが好ましい。
【００２３】
次に、上述したように微生物が生ごみを分解するための条件として、温度と湿度の調整が必要であるが、温度を調整するために適宜間隔で搬送内パイプ１３の内壁面には赤外線ランプ２１が設けられ、それぞれの区画Ａ〜Ｄに応じた設定温度を維持する。湿度については、搬送内パイプ１３の内部の湿度が８０％以上を維持するように、常時監視したうえで湿度が低下する傾向があれば水を噴霧する。なお、２２はこれらの電力を確保するための太陽光発電装置である。又、搬送パイプ１１内に害虫やねずみが繁殖することを避けるために、必要に応じて高周波や超音波発生器を備えることもある。
【００２４】
この図２、及び図３の構成で適用する微生物は、区画Ａでは糖質セルロース生態高分子分解菌を付与する。この菌が生ごみを分解する際にはリンが生成されるが、これを埋設土壌中に放出することによって、土壌が植物の生育に良好に改良される。又、区画Ｂではタンパク質、及び脂肪の分解菌を付与すれば、分解工程において炭酸ガスが発生し、植物の吸収に寄与することができる。さらに、区画Ｃにおいてメタン分解菌を付与すると、生ごみの分解時にメタンガスが発生するが、これをメタンガス捕獲口２３から捕集すれば、メタンガスの再利用をすることが可能となる。さらにまた、工程Ｄにおいてセルロース分解菌を付与すれば、分解工程において窒素を生成するので、工程Ａ、Ｂと同様に植物の生育に有効に利用することができる。
【００２５】
２４は、投入口１５付近に設けられた紫外線発生装置であり、処理前の生ごみ中に存在する雑菌などを滅菌し、工程における微生物の有効な活性を阻害しないようにする。一方、２５は同様に取出口１６付近に設けられた紫外線発生装置であり、工程Ｄで利用した微生物を死滅させる加熱手段に替えて紫外線によって死滅させるものである。したがって、先に説明した加熱手段と紫外線発生装置２５は、選択的に用いることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  生ごみ投入工程
２ａ〜２ｎ  生ごみ分解工程
３  加熱工程
４  残渣取り出し工程
５ａ〜５ｎ  菌投入工程
１１  搬送パイプ
１２  搬送外パイプ
１３  搬送内パイプ
１４  菌の培地
１５  投入口
１６  取出口
１７  コンテナ
１８ａ〜１８ｄ  レール
１９ａ〜１９ｄ  ホッパ
２０ａ〜２０ｄ  パイプ
２１  赤外線ランプ
２２  太陽光発電装置
２３  メタンガス捕獲口
２４・２５  紫外線発生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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