(57)【要約】【課題】生分解素材でできた使用済みの紙おむつ等をゴミとして捨てることなく、破砕細分化し、その紙おむつ等に吸収付着した排泄物と共に短時間で微生物により分解処理する方法とその装置を開発すること。【解決手段】セルロースやその他の生分解性素材から成る紙おむつ等およびそれに吸収付着した排泄物等の有機物を、セルロース分解微生物が存在する処理液中において破砕、撹拌すると共に、その処理液の温度調整、水素イオン濃度調整、および一定量の定期的な排水をおこなう一方給水して処理液の水位を一定とすることにより、連続的に分解処理をして浄化槽への排水または２次処理装置へ排水する方法とすることにより、セルロースやその他の生分解性素材がより早く微生物により分解できるようにするとともに排泄物等の有機物も同時に微生物分解できるようにした。【選択図】　　　　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースやその他の生分解性素材から成る紙おむつ等およびそれに吸収付着した排泄物等の有機物を、セルロース分解微生物が存在する処理液中において破砕、撹拌すると共に、その処理液の温度調整、水素イオン濃度調整、および一定量の定期的な排水をおこなう一方給水して処理液の水位を一定とすることにより、連続的に分解処理をして浄化槽への排水または２次処理装置へ排水することを特徴とする生分解性素材および有機物の液中分解処理方法。
【請求項２】
高温菌のセルロース分解微生物が存在する処理液の温度を６０℃から８０℃の間、好ましくは６０℃に調整維持し、水素イオン濃度を微酸性から中性に調整維持し、全液量の約１〜５％を定期的に交換することを特徴とする請求項１記載の生分解性素材および有機物の液中分解処理方法。
【請求項３】
セルロースやその他の生分解性素材から成る使用済みの紙おむつ等およびそれに吸収付着した排泄物等の有機物を破砕撹拌するための回転撹拌羽根および回転破砕刃を有する破砕撹拌兼第一分解処理槽と、前記破砕撹拌兼第一分解処理槽と連通している分解処理槽と、制御部からなり、その制御部は、前記撹拌羽根および破砕刃の回転を制御し、前記破砕撹拌兼第一分解処理槽および分解処理槽に満たしたセルロース分解微生物が存在する処理液の温度と水素イオン濃度を調整し、処理液の一定量を定期的に排出し、かつ給水して所定水位を維持する生分解性素材および有機物の液中分解処理装置。
【請求項４】
破砕撹拌兼第一分解処理槽の底面に回転撹拌羽根を配置し側壁面に１または複数の回転破砕刃を配置し、制御部により前記回転撹拌羽根および回転破砕刃の回転方向、回転時間、停止時間、周期をそれぞれ制御することを特徴とする請求項３に記載の生分解性素材および有機物の液中分解処理装置。
【請求項５】
分解処理槽は、破砕撹拌兼第一分解処理槽で破砕細分化および生分解がある程度進んだ紙おむつ等のセルロースや生分解性素材が通過できる所定の大きさの連通口で破砕撹拌兼第一分解処理槽と第二分解処理槽が連通し、さらに第三分解処理槽が第二分解処理槽と連通口を有する隔壁で区画され、破砕撹拌兼第一分解処理槽に投入されるセルロースやその他の生分解性素材および有機物の容積分の処理液が第三分解処理槽からオーバーフローすることを特徴とする請求項３ないし４のいずれかに記載の生分解性素材および有機物の液中分解処理装置。
【請求項６】
制御部は、破砕撹拌兼第一分解処理槽および分解処理槽内の処理液の温度をセンサーで測定しその結果に基づいてヒーター制御することにより温度を６０℃から８０℃の間、好ましくは６０℃に保ち、また処理液の水素イオン濃度をセンサーで測定しその結果に基づいて中和剤を投入して水素イオン濃度を中性に維持することを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の生分解性素材および有機物の液中分解処理装置。
【請求項７】
制御部は、排水弁を定期的に制御して処理液の所定量を排水し、かつ処理液の水位を液面センサーで検知し所定水位に戻すよう給水することを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の生分解性素材および有機物の液中分解処理装置。
【請求項８】
分解処理槽からオバーフローまたは排水される処理液を２次処理する排水処理手段として多孔質の微生物培養材を使用した２次処理装置を設けたことを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の生分解性素材および有機物の液中分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルロースやその他の生分解性素材から成る紙おむつ等およびその紙おむつ等に吸収付着した排泄物等の有機物を効率よく分解処理する方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリヒドロキシブチレート、ポリ乳酸、ポリカプロラクタン、ポリビニールアルコール、ポリブチレンサクシネート、澱粉等を成分とした生分解性素材が各社から開発されている。これらの素材は最終的に自然界において完全に生分解される。
【０００３】
しかし上記素材やパルプおよび高吸収性ポリマーを使って表面材、裏面材、吸収体、接着剤等を構成した紙おむつ、生理用品等はまだ市販されていない。それはトイレットペーパーは水中ですぐに溶解し詰ることがないので浄化槽へ流して分解できるのに対して、上記の素材は水中に投棄してもすぐには溶解せずに場合によってはパイプに詰るので、上記素材で紙おむつ等を製品化しても、使用後にそのままトイレに流せなく結局は一般ゴミと一緒に焼却あるいは埋め立てしなければならないという問題があるからである。
【０００４】
また、紙おむつの使用は、乳幼児のみならず、失禁症の大人や、寝たきりの高齢者にも広がっており特に近年高齢化が進んで介護施設や老人ホーム等では、大量の使用済みの紙おむつがゴミとして捨てられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、セルロースやその他の生分解性素材でできた使用済みの紙おむつ等をゴミとして捨てることなく、破砕細分化し、その紙おむつ等に吸収付着した排泄物と共に短時間で微生物により分解処理する方法とその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明は、セルロースやその他の生分解性素材から成る紙おむつ等およびそれに吸収付着した排泄物等の有機物を、セルロース分解微生物が存在する処理液中において破砕、撹拌すると共に、その処理液の温度調整、水素イオン濃度調整、および一定量の定期的な排水をおこなう一方給水して処理液の水位を一定とすることにより、連続的に分解処理をして浄化槽への排水または２次処理装置へ排水する方法とすることにより、セルロースやその他の生分解性素材がより早く微生物によって分解できるようにするとともに排泄物等の有機物も同時に微生物分解できるようにした。
【０００７】
また請求項２の発明は、請求項１において高温菌のセルロース分解微生物が存在する処理液の温度を６０℃から８０℃の間、好ましくは６０℃に調整維持し、水素イオン濃度を微酸性から中性に調整維持し、全液量の約１〜５％を定期的に交換し、継続して微生物がセルロースやその他の生分解性素材および有機物を分解しやすい環境を維持するようにした。
【０００８】
請求項３の発明は、投入される使用済みのセルロースやその他の生分解性素材から成る紙おむつ等およびそれに吸収付着した排泄物等の有機物を破砕撹拌するための回転撹拌羽根および回転破砕刃を有する破砕撹拌兼第一分解処理槽と、前記破砕撹拌兼第一分解処理槽と連通している分解処理槽と、制御部からなる分解処理装置であり、その制御部は、前記撹拌羽根および破砕刃の回転を制御し、前記破砕撹拌兼第一分解処理槽および分解処理槽に満たしたセルロース分解微生物が存在する処理液の温度と水素イオン濃度を調整し、処理液の一定量を定期的に排出し、かつ給水して所定水位を維持する。このように構成した装置において処理液中の微生物が継続して使用済みの紙おむつおよびそれに吸収付着した排泄物を分解していける環境を作り出している。
【０００９】
請求項４の発明は、破砕撹拌兼第一分解処理槽の底面に回転撹拌羽根を配置し側壁面に１または複数の回転破砕刃を配置し、制御部により前記回転撹拌羽根および回転破砕刃の回転方向、回転時間、停止時間、周期をそれぞれ制御して、処理液中で微生物がセルロースやその他の生分解性素材を分解しやすいように細分化するための最適条件を設定している。
【００１０】
請求項５の発明は、破砕撹拌兼第一分解処理槽で破砕細分化された紙おむつ等のセルロースやその他の生分解性素材が通過できる所定の大きさの連通口で第二分解処理槽が破砕撹拌兼第一分解処理槽と連通し、さらに第三分解処理槽が第二分解処理槽と連通口を有する隔壁で区画され、破砕撹拌兼第一分解処理槽に投入されるセルロースやその他の生分解性素材および有機物の容積分の処理液が第三分解処理槽からオーバーフローする構造にして、破砕撹拌兼第一分解処理槽から第二分解処理槽へ、第二分解処理槽から第三分解処理槽へと順次分解が進んで行くようにした。
【００１１】
請求項６および７の発明は、制御部であり、破砕撹拌兼第一分解処理槽および分解処理槽内の処理液の温度をセンサーで測定しその結果に基づいてヒーター制御することにより処理液の温度を６０℃から８０℃の間、好ましくは６０℃に保ち、また処理液の水素イオン濃度をセンサーで測定しその結果に基づいて中和剤を投入して水素イオン濃度を中性に維持するよう設定し、また排水弁を定期的に制御して処理液の所定量を排水し、かつ処理液の水位を液面センサーで検知し給水して所定水位に戻すよう設定し、微生物が活動しやすい環境を維持するようにした。
【００１２】
請求項８の発明は、分解処理槽からオバーフローまたは排水される処理液を２次処理する排水処理手段として多孔質の微生物培養材を使用した２次処理装置を設けて、排水を浄化槽へ流して処理することなく微生物分解して炭酸ガスと水蒸気として空気中へ拡散するようにした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の装置による分解処理は、表面材をポリ乳酸、吸収体をパルプと澱粉ポリマー、裏面材をポリ乳酸で構成した紙おむつを使用しておこなった。
【００１４】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の装置の構成を示している。装置は大きく分けると破砕撹拌兼第一分解処理槽１と第二分解処理槽２と第三分解処理槽３と２次処理装置４と制御部５からなる。そして各槽には高温菌のセルロース分解微生物が存在する処理液Ｖが所定水位まで満たされている。
【００１５】
破砕撹拌兼第一分解処理槽１は、底面に回転撹拌羽根１１と側壁面に回転破砕刃１２を備え、処理液中に投入された使用済みの生分解性素材の紙おむつｆおよびそれに吸収付着した排泄物等を撹拌しながら破砕して細分化する。また破砕撹拌兼第一分解処理槽１は第二分解処理槽２と約２ｍｍ角メッシュの連通口１３で連通しており、生分解性素材は破砕によりあるいは生分解により細分化されたもののみ通過して第二分解処理槽２へ移行する。
第二分解処理槽２は、底部に近い位置に連通口２２を有する隔壁２１で第三分解処理槽３と区画されている。
【００１６】
前記破砕撹拌兼第一分解処理槽１、第二分解処理槽２、第三分解処理槽３内の処理液Ｖの液温は温度センサーＳ１で、水素イオン濃度はｐＨセンサーＳ２で、水位は水位センサーＳ３で検知されて制御部５に送られ、それぞれの制御プログラムにより液温は各槽の壁面に取付けられたヒーターＨで約６０℃に調整され、水素イオン濃度は水酸化ナトリウムあるいは水酸化カルシウム等の中和剤ｎの投入で中性に調整され、水位は排水弁Ｂ２を定期的に開閉して排水すると共に給水弁Ｂ１を開閉することにより水Ｗが給水され所定水位に維持されている。さらに初期の分解促進剤として酵母エキスｋが適時投入される。また制御部５は、前記回転撹拌羽根１１を駆動するモーターＭ１と回転破砕刃１２を駆動するモーターＭ２を制御する。
【００１７】
第三分解処理槽３は、処理液が使用済み紙おむつの投入によりオーバーフローして２次処理装置４へ流入する流出管３１を備え、また前記排水弁Ｂ２を中間に有する排水管３２を備えて制御部５の制御で定期的に所定量の処理液を２次処理装置４に排水している。
【００１８】
２次処理装置４は、多孔質の微生物培養材が入った処理槽であり、第三分解処理槽３から流入した処理液と共に前記微生物培養材を撹拌しながらさらに分解処理して処理液を炭酸ガスと水蒸気として空気中に蒸散させる。
一般の生活排水は生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が約４０、０００ｐｐｍであり、それを合併浄化槽で約１／１０まで処理して公共用水域へ排水しているが、第三分解処理槽３からオーバーフローまたは定期的に排水される処理液は、繊維分がほとんど分解されて溶解しておりまたＢＯＤは、最大で約１０、０００ｐｐｍであるため、上記のように２次処理装置で２次処理をおこなう代わりに、浄化槽に排水して浄化するようにしても良い。
【００１９】
図２から図７は、制御プログラムのフローチャート図である。
図２は全体の制御プログラムのフローチャート図であり、装置の電源をＯＮすることにより液温制御プログラムＡと水位制御プログラムＢと水素イオン濃度制御プログラムＣと排水制御プログラムＤと破砕撹拌制御プログラムＥ−Ｆが働く。プログラムＡ〜Ｃは各センサーの検知データにより繰り返し作動し、プログラムＤは設定時間で繰り返し作動する。破砕撹拌制御プログラムＥ−Ｆは、１サイクルを設定した回数Ｘだけ繰り返した後、２時間停止するという作動を繰返す設定である。
【００２０】
図３は液温制御プログラムＡのフローチャート図であり、液温の設定温度６０℃〜６５℃に対して温度センサーＳ１の測定値ＴがＴ＜６０℃であれば制御部５はヒーターＨをＯＮにして処理液Ｖの液温を上げる。また温度センサーＳ１の測定値ＴがＴ≧６５℃であればヒーターＨをＯＦＦにする。
【００２１】
図４は水位制御プログラムＢのフローチャート図であり、水位センサーＳ３が所定水位を５秒間検知しない場合に給水弁Ｂ１を開き、水Ｗを給水し、水位センサーＳ３が水位を検知すれば給水弁Ｂ１を閉じる。
【００２２】
図５は水素イオン濃度制御プログラムＣのフローチャート図であり、処理液Ｖの設定水素イオン濃度をｐＨ６．５〜７に対してｐＨセンサーＳ２の測定値ＰがＰ＜６．５であれば中和剤ｎとして水酸化ナトリウムあるいは水酸化カルシウム等を処理液Ｖに投入し、それでｐＨセンサーＳ２の測定値ＰがＰ≧７になれば中和剤ｎの投入を停止する。
【００２３】
図６は排水制御プログラムＤのフローチャート図であり、排水弁Ｂ２を６０秒間開いて処理液を排水したのち排水弁Ｂ２を２４時間閉じる作動を繰返す。
【００２４】
図７は破砕撹拌制御プログラムＥ−Ｆのフローチャート図であり、破砕撹拌指令信号を受けるとまず回転破砕刃１２のモーターＭ２が１秒間反転し、次に回転撹拌羽根１１のモーターＭ１が２秒間正転する間は回転破砕刃１２のモーターＭ２は停止する。続いて回転撹拌羽根１１のモーターＭ１が５秒間正転する間に回転破砕刃１２のモーターＭ２も５秒間正転する。次にモーターＭ１とモーターＭ２は共に２秒間停止する。次にモーターＭ２が１秒間反転し、次にモーターＭ１が２秒間反転する間はモーターＭ２は停止する。続いてモーターＭ１が５秒間反転する間にモーターＭ２も５秒間正転する。次にモーターＭ１とモーターＭ２は共に２秒間停止する。上記の動作を１サイクルとしている。
【００２５】
図８は、本発明の液中分解処理装置における生分解性素材の紙おむつの分解試験のグラフである。実験装置の処理液は、全容量６４リットルに分解促進剤として酵母エキスを１６５ｇと炭酸カルシウムを１１２．５ｇ投入したものである。液温は約６０℃に調整し、水素イオン濃度は随時水酸化カルシウムを投入して平均６．３とした。また処理液は１日平均２１００ｃｃを更新した。
【００２６】
グラフの縦軸は重さで横軸は試験開始からの日数である。グラフの湿投入量は、生分解性素材の紙おむつ１枚に人工尿１５０ｍｌを含ませ、さらに処理液を充分に含ませてざる上で１分間静置して得た重量１枚当たり５３０ｇの紙おむつを１日目から５日目までは１日に１枚を投入し、６日目以降は１日に３枚づつ投入した積算の重量であり、湿重量は、前日までの投入分をざるですくいあげ１分間静置した後に計測した重量である。
【００２７】
湿重量（水中投入）は、処理液の代わりに同量の水でおこなった生分解性素材の紙おむつの分解試験の結果である。生分解性素材の紙おむつは上記と同条件とし水温は常温で水素イオン濃度の調整および破砕撹拌をしないで、前日までの投入分をざるですくいあげ１分間静置した後に計測した。
【００２８】
このグラフから、湿投入量（積算）の直線的な増加に対して湿重量は、試験開始から１５日くらいまでを除いて横ばい状態でほとんど増加していないので、生分解性素材の紙おむつは良好に分解されていると言える。しかし処理液の代わりに常温の水を使用して破砕撹拌、水素イオン濃度の調整をしない場合の湿重量（水中投入）は湿投入量に対して増加率は若干減少するが、生分解性素材の紙おむつはほとんど分解していないことがわかる。
【００２９】
図９は図８と同様本発明の液中分解処理装置における生分解性素材の紙おむつの分解試験のグラフであるが、処理液の量と投入する生分解性素材の紙おむつと人工尿の量を約２倍にしている。実験装置の処理液は、全容量１２６リットルに酵母エキスを２５０ｇと炭酸カルシウムを２００ｇ投入したものである。液温は約６０℃に調整し、水素イオン濃度は随時水酸化カルシウムを投入して平均値ｐＨ６．５に調整した。また処理液は１日平均２０００ｃｃを更新した。
【００３０】
グラフの縦軸は重さで横軸は試験開始からの日数である。まず湿投入量は、生分解性素材の紙おむつ１枚に人工尿１５０ｍｌを含ませた１枚当たり５３０ｇの紙おむつを１日目から６日目までは１日に３枚を投入し、７日目以降は１日に７枚づつ投入した積算の重量であり、湿重量は、前日までの投入分をざるですくいあげ１分間静置した後に計測した重量である。湿重量（水中投入）は、図８の場合と同様に処理液の代わりに常温の水を使用して破砕撹拌、水素イオン濃度の調整をしない場合の湿重量である。
このグラフも図８と同様の結果が出ている。
【００３１】
以上述べたことから、セルロース分解微生物が存在する処理液と、その処理液中での破砕撹拌と、処理液の温度および水素イオン濃度の調整と、処理液の一部更新は生分解性素材の紙おむつおよび排泄物を短時間で分解するための必要な条件であることがわかる。また１日当たりに分解できる生分解性素材の紙おむつの量をさらに多くするためには、分解装置の処理液の容量を多くすればよく、また破砕刃と撹拌羽根の回転は破砕撹拌兼第一分解処理槽の大きさや形状によって設定を変えることが容易である。
付属装置としては分解処理装置および２次処理装置から発生するアンモニア、硫化水素、メルカプタン等のガスの脱臭装置を追加すると良い。
【００３２】
【発明の効果】
セルロースやその他の生分解性素材から成る紙おむつ等およびそれに吸収付着した排泄物等を、処理液中で破砕し細分化して微生物の作用により分解するので、セルロースやその他の生分解性素材が土中あるいは水中で自然に分解するより早く分解することができるので、高齢化が進み乳幼児用と共に大人用の紙おむつ等が大量に使用される現在では環境を汚染することなく速やかに処分することができる。
【００３３】
紙おむつと共にそれに吸収付着した排泄物等も一緒に分解処理ができるので、世話をする人あるいは介護者の手間が省けるとともに、衛生的に処理をすることができる。
【００３４】
また紙おむつや排泄物を空気中で破砕する場合は、破砕刃に汚物がこびり付いて破砕能力が悪くなるため頻繁に清掃をしなければならないが、本発明の場合は処理液中で紙おむつや排泄物を破砕するので、処理液中の微生物が常に破砕刃についた汚物を分解しているため、破砕刃についた汚物を除去するための装置を組み込んだり、定期的に清掃をしたりする必要がなく、メンテナンスが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の構成図
【図２】全体の制御プログラムのフローチャート図
【図３】液温制御プログラムのフローチャート図
【図４】水位制御プログラムのフローチャート図
【図５】水素イオン濃度制御プログラムのフローチャート図
【図６】排水制御プログラムのフローチャート図
【図７】破砕撹拌制御プログラムのフローチャート図
【図８】分解試験のグラフ
【図９】他の分解試験のグラフ
【符号の説明】
１…破砕撹拌兼第一分解処理槽
２…第二分解処理槽
３…第三分解処理槽
４…２次処理装置
５…制御部
【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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【図８】
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【図９】
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