(57)【要約】【課題】安全で安定した有機性廃棄物の分解を実現する有機性廃棄物の処理方法を提供する。【解決手段】（１）有機性廃棄物を滅菌処理する工程、（２）微生物製剤を分解槽に投入する工程、（３）前記有機廃棄物を微生物を保持する分解槽に投入し、微生物により分解させる工程、（４）有機性廃棄物の分解処理が完了する毎に、有機性廃棄物及び微生物製剤を保持する分解槽を滅菌処理する工程を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法を提供する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を滅菌処理する工程、および前記有機廃棄物を微生物を保持する分解槽に投入し、微生物により分解させる工程を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
（１）有機性廃棄物を滅菌処理する工程、（２）微生物製剤を分解槽に投入する工程、（３）前記有機廃棄物を前記分解槽に投入し、前記微生物により分解させる工程、ならびに（４）前記有機性廃棄物の分解が完了する毎に、前記分解槽を滅菌処理する工程を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
前記微生物製剤が、２０℃、４０℃および６０℃において、糖質、蛋白質、脂質および繊維質の４つの栄養素を資化する微生物を含有すること特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
前記微生物製剤が、前記有機性廃棄物が含有する炭素の９０重量％以上を炭酸ガスに置換し得る請求項２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
前記微生物製剤が、胞子形成していることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
前記工程（２）において、前記微生物製剤とともに、砂糖、黒砂糖、ブドウ糖、麦芽糖および果糖よりなる群から選択される少なくとも１種の糖を加えることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
前記工程（２）において、前記有機性廃棄物の炭素／窒素元素比を安定化させるために、炭素元素を含有するＣ製剤または窒素元素を含有するＮ製剤を投入することを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項８】
前記Ｃ製剤が、鋸屑、おが屑、わら、籾殻、バーク、木材チップおよび落ち葉よりなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項７記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項９】
前記Ｎ製剤が、鶏糞、牛糞尿、米ぬか、油粕、おからおよび汚泥よりなる群から選択される少なくとも１種である請求項７記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項１０】
前記工程（４）が、前記分解槽内の水素イオン濃度ｐＨを６以下の酸性に調整する工程であることを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭、飲食店、病院、学校および食品工場などから廃棄される有機性廃棄物を微生物によって分解減量するため、または前記有機性廃棄物からコンポスト肥料を作るために使用できる複合微生物群、微生物製剤および有機性廃棄物処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭および飲食店などから出されるいわゆる生ゴミを包含する有機性廃棄物には、各種食材の調理屑および食べ残しなどに由来する、例えばデンプン、蛋白質、油脂類、繊維類（セルロース）およびその他紙ゴミなどの有機物が含まれている。一方、近年、ゴミ焼却施設から発生するダイオキシンによる環境汚染問題、焼却ゴミの最終埋め立て処分場の不足、さらには埋め立て地からのダイオキシンの流出などの問題が明らかとなってきた。
【０００３】
可燃ゴミとして分別される有機性廃棄物のうち、特に生ゴミは多くの水分を含み、生ゴミを焼却するために必要なエネルギー量が多くなる。また、燃焼温度の低下を引き起こし、ダイオキシンの発生を誘発する。そこで、生ゴミを焼却処分せずに、乾燥減容化したり、微生物を利用して分解する技術への関心が高まっている。
【０００４】
微生物を利用した生ゴミ処理装置は、生ゴミを投入する分解槽に、空気を取り入れるためのファンと攪拌羽根、加熱するための加温装置とを具備しており、この発酵槽に微生物を投入し、さらに微生物の棲家であり水分調整剤となる木材チップなどを加える。そして、微生物による分解や代謝の働きによって生ゴミを二酸化炭素と水などに分解することができる（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２４４３６号公報
【特許文献２】
特開平１０−３２３６５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の微生物による有機性廃棄物の分解には幾つかの問題点があった。第１の問題点は、家庭や飲食店などから排出される有機性廃棄物の微生物処理においても、安全性が真っ先に問われるところ、殆どの微生物が分類同定されていない状態で用いられている点にある。これにより、不明な微生物種を含有する微生物製剤による有機性廃棄物の微生物処理においては、生ごみによって持ち込まれる、例えば大腸菌、サルモネラ菌およびボツリヌス菌などの有害な雑菌が、分解処理の過程で繁殖しないかどうか、安全性が懸念される。
【０００７】
第２の問題点は、有機廃棄物に有効な微生物製剤を投入していても、毎回組成の異なる有機廃棄物の投入によって、異なる微生物が持ち込まれ、分解槽の中の微生物相が安定しないか、または安定するまでに時間を要し、その間の発酵分解が十分でないことがあるという点である。
【０００８】
第３の問題点は、分解槽への有機性廃棄物の投入を繰り返し、分解し続けることによって、当初において投入した微生物製剤によって形成された微生物相と異なる微生物相が徐々に形成され、初期において期待された分解反応が、時間経過と共に期待できないことがあるという点である。この場合、その微生物相の変化を当初から推し量ることは非常に困難である。
【０００９】
第４の問題点は、１日１サイクルを標準とする有機廃棄物の処理において、有機性廃棄物の投入が休止される場合が必ず想定されるが、その場合、休止後に行う処理において、なかなか微生物が増殖せず、分解が遅々として進まなかったり、不安定になったりするという点である。
【００１０】
第５の問題点は、毎処理において投入される有機廃棄物の組成は、同一のものではなく、むしろ組成は大きく偏ることも大いに想定される点にある。これにより、分解がなかなか進まなかったり、不安定になったり、また、酸などの腐敗臭を放つことがあるという問題がある。このことから、特に、微生物にとってのエサとなる有機廃棄物には、炭素と窒素のバランスＣ／Ｎ比の安定が求められる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、安全かつ安定的に有機性廃棄物を処理するために用いることのできる、信頼性のある複合微生物群、微生物製剤および有機性廃棄物処理手段を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、有機性廃棄物を滅菌処理する工程、および前記有機廃棄物を微生物を保持する分解槽に投入し、微生物により分解させる工程を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法に関する。
【００１３】
また、本発明は、より具体的には、（１）有機性廃棄物を滅菌処理する工程、（２）微生物製剤を分解槽に投入する工程、（３）前記有機廃棄物を前記分解槽に投入し、前記微生物により分解させる工程、ならびに（４）前記有機性廃棄物の分解が完了する毎に、前記分解槽を滅菌処理する工程を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法に関する。
【００１４】
前記微生物製剤が、２０℃、４０℃および６０℃において、糖質、蛋白質、脂質および繊維質の４つの栄養素を資化する微生物を含有するのが好ましい。
また、前記微生物製剤が、前記有機性廃棄物が含有する炭素の９０重量％以上を炭酸ガスに置換し得る能力を有するのが好ましい。
また、前記微生物製剤が、胞子形成しているのが好ましい。
【００１５】
前記工程（２）においては、前記微生物製剤とともに、砂糖、黒砂糖、ブドウ糖、麦芽糖および果糖よりなる群から選択される少なくとも１種の糖を加えるのが好ましい。
【００１６】
また、前記工程（２）において、前記有機性廃棄物の炭素／窒素元素比を安定化させるために、炭素元素を含有するＣ製剤または窒素元素を含有するＮ製剤を投入するのが好ましい。
【００１７】
また、前記Ｃ製剤が、鋸屑、おが屑、わら、籾殻、バーク、木材チップおよび落ち葉よりなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。
【００１８】
前記Ｎ製剤が、鶏糞、牛糞尿、米ぬか、油粕、おからおよび汚泥よりなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。
【００１９】
また、前記工程（４）が、前記分解槽内の水素イオン濃度ｐＨを６以下の酸性に調整する工程であるのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の態様について順に説明する。本発明は、安全で、安定的で、信頼性のある有機性廃棄物処理手段を提供することを目的とする。本発明における有機廃棄物とは、生ゴミや紙ごみ、あるいは汚泥などの有機物を主成分とする廃棄物である。若干の無機物を含有しているが、これらは、分解によっても灰分として残る。生ゴミの場合、約２〜３重量％が塩などの無機物である。
【００２１】
本発明の有機性廃棄物の処理方法は、有機廃棄物を微生物により分解させる有機性廃棄物処理方法において、分解に先だって有機性廃棄物を滅菌処理する。有機性廃棄物を滅菌によって、分解槽内に持ち込まれる微生物が抑えられ、微生物相が安定し、有機性廃棄物の分解有効な微生物資材が分解槽内で優先種となり、長時間要せずに、安定して分解反応が進み、有機廃棄物が処理される。
【００２２】
滅菌の方法としては、加熱法、高圧蒸気法、乾熱法、照射法、放射線法、高周波法、ガス法などが挙げられる。なお、分解槽内の水素イオン濃度ｐＨを６以下の酸性に調整することによっても滅菌処理することができる。ｐＨ調整薬剤の投入だけによって比較的短時間で微生物環境を変化させることができるため、非常に有効な方法である。ｐＨの調整には、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸などを酸化合物あるいはこれら酸物質を含有する緩衝液などが有効である。酸性により滅菌した後には、中和などの方法により中性あるいは弱アルカリ性にすることによって、再び微生物処理可能な条件とすることができる。
【００２３】
また、本発明の有機性廃棄物の処理方法は、有機性廃棄物を微生物により分解させる有機性廃棄物の処理方法において、新たに有機性廃棄物を処理する毎に、処理に先だって有機性廃棄物を保持する分解槽に微生物製剤を投入すると共に、有機性廃棄物の分解処理が完了する毎に、有機性廃棄物及び微生物製剤を保持する分解槽を滅菌処理する。分解槽への有機性廃棄物の投入を繰り返し、分解し続けることによって、当初において投入した微生物製剤によって形成された微生物相と異なる微生物相が徐々に形成され、初期においては期待された分解反応が、時間経過と共に期待できないという課題が従来はあったが、新たに有機性廃棄物を処理する毎に、処理に先だって有機性廃棄物を保持する分解槽に微生物製剤を投入することと、有機性廃棄物の分解処理が完了する毎に、有機性廃棄物及び微生物製剤を保持する分解槽ごとを滅菌処理することにより、毎回、期待される微生物相によって安定的な処理を提供することができる。
【００２４】
微生物製剤の投入量は、処理する有機性廃棄物量の１〜３０％が好ましく、さらに好ましくは、５〜１５％である。また、処理において有機性廃棄物と微生物製剤に加えて、木材チップ、粉砕された剪定枝・刈り草、おかくず、あかつちなど吸水作用があり、微生物の棲家となる緩衝材を合わせて処理槽に投入することが好ましい。これら緩衝材は、有機性廃棄物量の等量から２０倍量程度投入されることが好ましい。さらには４倍量から１０倍量程度が好ましい。
【００２５】
なお、微生物製剤が、２０℃、４０℃、６０℃の各温度において、糖質、蛋白質、脂質、繊維質の４つの栄養素を資化する微生物を含有していることが好ましい。発酵により温度が変化しても、４つの栄養素を資化できる微生物を含有していることによって、生ごみや汚泥などの有機性廃棄物の殆どはこれらの栄養素で構成されているために、処理における分解率は高まる。なお、４つの栄養素の資化性は、標準寒天培地、普通寒天培地に、それぞれでんぷん、カゼイン、トリブチリン、カルボキシメチルセルロースを含有させ、各微生物製剤を培養し、増殖能力をみることによって確認できる。また、６０℃でも死滅せずに活性である微生物を含有することによって、分解処理中に発酵熱や外部加熱によって分解槽の中の温度が６０℃を保持すれば、大腸菌やサルモネラ菌などの混入する可能性のある有害な雑菌は滅菌されるが、本微生物群は滅菌されずに生き残る。このように分解槽内の安全性は高まる。
【００２６】
また、微生物製剤が、有機性廃棄物の含有する炭素の９０重量％以上を炭酸ガスに置換できることが好ましい。この条件では微生物による有機性廃棄物の分解反応は、ほぼ好気的な酸化反応となり、あわせて有機性廃棄物の含有する水素元素は同じく酸化で水となり、有機性廃棄物の殆どが安全無害なガスとして排出され、高い分解率を実現でき、処理槽内のかさもなかなか増えず、長期間分解残渣物の取り出しなく、連続的に処理することができる。また、分解程度の高い微生物群とすることによって、有機性廃棄物が供試される系内ではこれら微生物群が優先種となり、雑菌などその他の菌種増殖の確率は低く、安全で衛生的な分解処理となる。
【００２７】
また、本発明の有機性廃棄物の処理方法における微生物製剤は、胞子形成してことが好ましい。胞子を形成していることにより、微生物資材としての、調整、運搬、保管、処理への供試、各状態での、温度、湿度などに対する保存安定性が高まり、使用時に安定して分解を発揮することができる。
【００２８】
なお、処理ごとに微生物製剤を毎回投入するので、新たな有機性廃棄物が投入されたときの微生物の分解立ち上げを安定加速するために、微生物製剤における胞子の発芽を促す糖を加えることによって、胞子の発芽と活性化を加速することができる。例えば、１日１サイクル運転を標準とする有機性廃棄物の連続処理方法において、長期間運転を休止した場合、微生物製剤と共に糖類を加えことにより、微生物製剤の活性化が早くなり、所望の分解を開始させるため、有効である。
【００２９】
また、本発明の有機性廃棄物処理方法は、有機性廃棄物を微生物により分解させる有機性廃棄物処理方法において、有機性廃棄物の炭素／窒素元素比を安定化させるために、炭素元素を含有するＣ製剤または窒素元素を含有するＮ製剤を投入する。微生物の有機分解において重要な点の１つに有機廃棄物のＣ／Ｎ（炭素／窒素元素比）がある。微生物はＣ源により活動の燃焼エネルギーを得ながら、Ｎ源により蛋白質を合成し、増殖していく。従って、これら２つの元素のバランスが重要であり、これらをコントロールすることが、分解反応をコントロールすることになる。従って、投入する有機性廃棄物の組成から、有機性廃棄物の炭素／窒素元素比を安定化させるために、炭素元素を多く含有するＣ製剤または窒素元素を多く含有するＮ製剤を投入する。
【００３０】
炭素を多く含有するＣ製剤としては、鋸屑、おが屑、わら、籾殻、バーク、木材チップおよび落ち葉よりなる群から選択される少なくとも１種を用いることができ、窒素元素を含有するＮ製剤としては、鶏糞、牛糞尿、米ぬか、油粕、おからおよび汚泥よりなる群から選択される少なくとも１種を用いることができる。
【００３１】
本発明の微生物を利用した有機性廃棄物処理方法を実現する処理装置は、生ゴミや汚泥など有機性廃棄物を投入する分解槽に、空気を取り入れるためのファンと攪拌羽根、加熱するための加温装置とを具備しており、この分解槽に微生物を投入し、さらに微生物の棲家であり水分調整剤となる木材チップなどを加える。そして、微生物による分解や代謝の働きによって生ゴミを二酸化炭素と水等に分解させ、減量化することができる。
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施例では、有機廃棄物として生ごみを用いた例を示す。
【００３２】
【実施例】
《実施例１》
容積１０Ｌの円筒状の分解槽に、通気性改良材であるおがくず２ｋｇと微生物資材２００ｇを予め仕込んでおき、ここに有機廃棄物である生ごみを滅菌処理してから投入した。生ごみの内訳は、キャベツ１７５ｇ、ジャガイモ３５ｇ、タマネギ３５ｇ、ダイコン３５ｇ、リンゴ１０５ｇ、オレンジ１０５ｇ、生肉２１ｇ、生魚５６ｇ、鶏卵殻１４ｇ、御飯７７ｇ、茶殻４２ｇからなり、合計で７００ｇとした。この組成は、電気工業会で標準厨芥とされている。生ごみの滅菌処理は、湿熱での加熱によって行った。１２０分、２０〜３０分のオートクレーブを用いた。これにより殆どの菌を滅菌することができる。
【００３３】
滅菌後の生ごみを２４時間ごとに分解槽に毎日投入した。なお、毎回の投入に先立って、分解槽内と滅菌後の生ごみの水分率を測定し、混合によって全体の水分率が６０％となるように調整した。この運転では、微生物資材による分解時に、通気とともに多くの水分蒸散していたので、毎回の生ごみの投入にあたって、水を加えて、水分量を調整した。なお、分解槽内は、内部に設けられた攪拌翼によって連続的に攪拌した。また、分解槽内は、容器側面に施されたヒータによって６０℃に加熱され保った。さらに、分解槽底部より毎分２Ｌの空気を通気した。
【００３４】
《実施例２》
容積１０Ｌの円筒状の分解槽に、通気性改良材であるおがくず２ｋｇと微生物資材２００ｇとを予め仕込んでおき、ここに有機廃棄物である生ごみを滅菌処理してから投入した。生ごみの内訳は、実施例１と同様であり、全量で７００ｇとした。生ごみの滅菌処理は、実施例１と同様に湿熱での加熱によって行った。１２０分、２０〜３０のオートクレーブを用いた。これにより殆どの菌を滅菌することができる。
【００３５】
滅菌後の生ごみを分解槽に投入し、微生物により分解させた。この時、分解槽内は、内部に設けられた攪拌翼によって連続的に攪拌した。また、分解槽内は、容器側面に施されたヒータによって６０℃に加熱され保った。さらに、分解槽底部より毎分２Ｌの空気を通気した。２２時間後に、分解槽を攪拌しながら、槽内にエタノールの７０％水溶液を噴霧した。３０分間放置後、６０℃に加温して噴霧したエタノール分を揮発させた。この時、水分も幾分揮発した。
【００３６】
そして、２４時間後に、再び滅菌した生ごみを７００ｇ投入した。この一連の操作を連続的に行った。なお、毎回の投入に先立って、分解槽内と滅菌後の生ごみの水分率を測定し、混合によって全体の水分率が６０％となるように調整した。この運転においても、微生物資材による分解時における水分蒸散とエタノール水溶液滅菌後の乾燥のため、毎回の生ごみの投入にあたって、水を加えて水分量を調整した。
【００３７】
《比較例》
容積１０Ｌの円筒状の分解槽に、通気性改良材であるおがくず２ｋｇと微生物資材２００ｇを予め仕込んでおき、ここに有機廃棄物である生ごみを滅菌せずに投入した。生ごみの内訳は、実施例１と同じであり、合計で７００ｇを２４時間ごとに投入した。なお、毎回の投入に先立って、分解槽内と生ごみの水分率を測定し、混合によって全体の水分率が６０％となるように調整した。この運転では、微生物資材による分解時に、通気とともに多くの水分蒸散していたので、毎回の生ごみの投入にあたって、水を加えて、水分量を調整した。なお、分解槽内は、内部に設けられた攪拌翼によって連続的に攪拌した。また、分解槽内は、容器側面に施されたヒータによって６０℃に加熱され保った。さらに、分解槽底部より毎分２Ｌの空気を通気した。
【００３８】
上記の実施例および比較例において、分解槽から排出される気体中における二酸化炭素濃度を炭酸ガスモニタにより連続的に測定した。また、通気量との積から排出される二酸化炭素量を算出し、食品中における炭素の分解の経時変化を評価した。投入された累積の生ごみ量から算出される累積の炭素投入量に対して、二酸化炭素として排出された量がどれだけかを、百分率（炭素変化率）をもって示すこととした。実施例１、実施例２、および比較例における炭素変化率の経時変化を表１に示した。なお、本実施例で使用した微生物資材を用いた回文試験から、この微生物資材中の微生物は、生ごみ中の炭素の９５％以上を炭酸ガスに酸化できることがわかっている。
【００３９】
【表１】
2004261743.tif 000002
【００４０】
表１に示すとおり、炭素変化率は分解開始からある時間後に安定化し、ほぼ一定の値となるが、安定化までの時間は、実施例２、実施例１、比較例の順で短い。また、安定化したときの炭素変化率の数値は、同じく実施例２、実施例１、比較例の順で高い。これは、微生物資材中の微生物と自然に存在する雑菌との競争淘汰によって説明できる。
【００４１】
比較例では、微生物資材の投入により分解槽に微生物が投入されるものの、２４時間ごとに食品が持ち込む雑菌によって、淘汰が起こり、分解槽内での微生物層はなかなか安定化しない。さらには、菌相が安定化しても、圧倒的に多種いる雑菌の中で、微生物資材はなかなか優先種にはなれず、さまざまな菌の共存系で安定化し、中庸な微生物分解反応となり、累積の炭素変化率でも中庸な数値で安定化してしまう。
【００４２】
これに対して、実施例１では、２４時間ごとに投入される生ごみからの雑菌を抑えることができるために、微生物の淘汰が少なく、微生物資材中の微生物が早く安定化される。また、雑菌による阻害も少なく、分解も高度に進み累積の炭素変化率でも比較例よりも優れたものとなる。
【００４３】
さらに、実施例２では、２４時間ごとに分解槽の滅菌も行うために、滅菌処理によっても生ごみ中に僅少残る雑菌をさらに削減できるし、処理の過程で槽内に混入する雑菌も削減でき、実施例１よりもさらに、雑菌の影響のない環境とすることができ、微生物資材中の微生物がより早く安定化されると共に、２４時間ごとに同等の条件で同様の処理が進行することとなり、処理は均質安定である。また、雑菌によるより阻害も少ないために、分解もさらに高度に進み累積の炭素変化率でも実施例１よりもさらに優れたものとなる。
【００４４】
また、実施例１および２では、雑菌の影響が少ない分、病原性雑菌が繁殖し難い。また、投入微生物資材による安定菌相のため、雑菌はますます蔓延り難い環境となっている。
【００４５】
なお、本実施例で使用した生ごみの組成は、本実施例の組成に限定されるものではない。日々さまざまな生ごみが投入されるほど、不安定性要因は大きくなり、雑菌の影響が多い比較例ではさらに不安定になる。場合によっては、分解があまり進まず、残渣の増大および腐敗臭などの悪臭発生が起こり得る。
【００４６】
また、本有機性廃棄物の処理方法の実施は、本実施例の生ごみに限らず、汚泥や食品廃棄物、むぎ、わら、紙ごみ、古紙などのセルロース系廃棄物など様々な微生物分解に適応できる。なお、生ごみおよび分解槽の滅菌方法は本実施例の方法に限定されずに、生ごみをエタノール水溶液やエチレンオキシドガスなどの薬品で滅菌したり、ガンマ線や高周波の照射などで滅菌することもできる。
【００４７】
また、分解槽においても同様に薬品で滅菌したり、乾熱あるいは湿熱など加温で滅菌したり、あるいは分解槽内の水素イオン濃度（ｐＨ）を６以下の酸性に調整することによって滅菌することができる。なお、酸性に滅菌した場合は、再び中性あるいはｐＨ８程度の弱アルカリ性に調整することによって再び微生物処理可能となる。また、分解槽の大きさや形状、あるいは通気性改良材の種類や配合量、微生物資材の種類や量は、もちろん本実施例の値に限定されない。
以上の実施例のように、本発明の有機性廃棄物の処理方法によって、有機性廃棄物である生ごみをより、安定に、安全に、高度に分解することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の複合微生物群、微生物製剤、有機性廃棄物処理方法は、安全性、安定性、信頼性がより高く、良好な有機性廃棄物分解処理を実現させるものである。