(57)【要約】【課題】本発明は、生ゴミを醗酵分解処理して生じた排水の処理も同時に可能な生ゴミ処理装置を提供することを目的としている。【解決手段】生ゴミを受け入れ、微生物菌を添加して醗酵分解する醗酵槽と、発生した水分を含む炭酸ガスを醗酵槽から抜き出すガス抜き管と、ガス抜き管の外表面を循環水で間接冷却し、管内で前記水分を含む炭酸ガスを水と炭酸ガスとにする冷却槽と、冷却後にそれらを分離し、炭酸ガスを醗酵槽へ戻し、水を外部へ排出する気液分離器とを備えた生ゴミ処理装置において、前記外部へ排出する水を冷却槽へ戻す配管と、冷却槽内に保持され、微生物菌が添加されて曝気した水の汚泥を分離する固液分離手段と、固液分離手段からの水を放流する排水管とを設けると共に、前記気液分離器には、空気の導入管を設けるようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ゴミに微生物菌を添加して、該生ゴミを醗酵分解すると共に、発生した水分を含む炭酸ガスを、循環水で間接冷却して水と炭酸ガスとに分離する生ゴミの処理方法において、
前記微生物菌を添加する以前に、前記生ゴミを６５〜１００℃に加熱することを特徴とする生ゴミの処理方法。
【請求項２】
前記生ゴミが、固液分離により液体を除去したものであることを特徴とする請求項１記載の生ゴミの処理方法。
【請求項３】
さらに、前記固液分離前の生ゴミを、６５〜１００℃に加熱することを特徴とする請求項２記載の生ゴミの処理方法。
【請求項４】
前記固液分離により除去された液体を槽内に受け入れて活性汚泥処理し、該槽底に沈殿した汚泥を抜き出し、前記醗酵分解中の生ゴミに合流させることを特徴とする請求項２記載の生ゴミの処理方法。
【請求項５】
生ゴミを受け入れ、付帯の攪拌翼で切断、攪拌しつつ微生物菌を添加して醗酵分解する醗酵槽と、発生した水分を含む炭酸ガスを該醗酵槽から抜き出すガス抜き管と、該ガス抜き管の外表面を循環水で間接冷却し、管内で前記水分を含む炭酸ガスを水と炭酸ガスとにする冷却槽と、冷却後にそれらを分離し、炭酸ガスを醗酵槽へ戻し、水を外部へ排出する気液分離器とを備えた生ゴミ処理装置において、
前記外部へ排出する水を前記冷却槽へ戻す配管と、該冷却槽内に保持され、微生物菌が添加されて曝気した水の汚泥を分離する固液分離手段と、該固液分離手段からの水を放流する排水管とを設けると共に、前記気液分離器には、空気の導入管を設けたことを特徴とする生ゴミ処理装置。
【請求項６】
前記醗酵槽の上流側に、生ゴミを受け入れ、温水で６５〜１００℃に加熱する加熱槽を設けたことを特徴とする請求項５記載の生ゴミの処理装置。
【請求項７】
前記固液分離手段が中空繊維膜からなるフィルタであることを特徴とする請求項５又は６記載の生ゴミ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミの処理方法及び処理装置に係わり、特に、処理装置が小型であっても、食堂、レストラン、惣菜工場等で比較的多量に発生する生ゴミの処理に有効で、腐敗臭を外部に漏らさず、且つ処理カスをほとんど出さずに、短時間で効率良く処理可能な生ゴミの処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生活水準の向上に伴い、種々の廃棄物が発生し、その量はますます増大する傾向にある。そのため、環境汚染問題が大きく採り上げられ、産業廃棄物は勿論、一般家庭から出される生活廃棄物も低減化が叫ばれるようになった。これら廃棄物のうち、有機物質が主体の生ゴミは、家屋やマンション等の一般家庭ばかりでなく、ホテル、レストラン及び惣菜工場等の飲食物調理場所から平均して１日あたり１００〜２００ｋｇ程度排出され、埋め立て、ため置き、焼却あるいは廃棄等で処理されている。また、うどん、そば等の製造業では、それらの製造過程で多量の原材料屑（例えば、うどんの切れ端）、でんぷん等の穀類が生ゴミとして生じ、処理に困っている。
【０００３】
ところが、前記した処理のうち、埋め立ては、広い土地が必要であるが、そのような土地は枯渇状態にあるし、土地が入手できたとしても、地下水の汚染、悪臭、メタンガスの発生等の環境問題を引き起こす恐れがあり、適切な手段ではない。また、焼却は、ダイオキシン等による大気汚染、ＣＯ等の有害ガス発生を懸念して嫌われる風潮にある。さらに、ため置きや廃棄も、同様な問題がある。
【０００４】
そこで、最近は、微生物菌を利用した醗酵分解で処理する技術が普及しつつある。そのうち、嫌気性微生物を利用した処理は、大掛かりな設備が必要で、建設費や運転費用が嵩むという問題がある。一方、好気性微生物を利用する処理方法は、コンポスト（堆肥）を製造できるメリットがあるが、得られたコンポストを使用すると、農地に塩分が蓄積してそれを疲弊させる傾向があるという問題から、販路の拡大が難しいのが現状である。そのため、この好気性微生物の利用する処理でも、生ゴミの大部分を無害な炭酸ガス及び水に分解する所謂「消滅型」の処理法に期待がかかっている。この「消滅型」の処理法は、図５に示すように、生ゴミを破砕（省略もある）した後、一定大きさの槽又は容器に微生物菌と共に保持し、攪拌して有機物質を水蒸気（Ｈ２Ｏ）とガス（ＣＯ２）に分解するものである。従って、処理後にはほとんど固形物が残らないというメリットがある。
【０００５】
例えば、有機廃棄物を収納する醗酵槽と、該醗酵槽の下部に形成された多孔状の空気口領域と、前記醗酵槽の外部の筒壁面を上方から斜め下方へ横切るよう配設した吸入パイプと、前記醗酵槽内に設けられる攪拌羽根とを備え、前記吸入パイプには排気口連結管を形成し、該排気口連結管は前記筒壁面に対し、前記吸入パイプで吸引される水蒸気が結露して生ずる水滴が重力に誘導されて前記吸入パイプ内へ落下するのに適する角度を以って結着してあり、空気は前記多孔状の空気口領域、前記醗酵槽の内部及び前記吸入パイプをブロア装置を介して気密的に循環するよう形成した醗酵分解装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
日本国特許第２５９３８０３号公報（２頁、左欄の段落［０００６］〜３頁、右欄の段落［００２０］）
この装置は、図２の原理図に示すように、生ゴミ１を切断、攪拌する翼（図示せず）を備えた醗酵槽２に生ゴミ１を装入し、好気性微生物菌（図示せず）を添加して醗酵分解する。そして、引き続き、発生した水分を含む炭酸ガス３を該醗酵槽２から抜き出し、冷却槽４で循環水（図では繰り返し水）を用い間接的に水冷して、水分を結露させて水と炭酸ガスとに分離し、露点を利用する気液分離器５を介して炭酸ガス３は前記醗酵槽２へ戻し、水滴として下方へ落下させた水は、排出水６として装置外へ抜き出す。従って、この装置によれば、腐敗臭を外部に漏らさず、処理カスを殆ど出さずに、短時間で処理できることになる。ただし、醗酵槽２で好気性微生物菌の媒体として「米ぬか」を使用するので、前記排水６中のＢＯＤ濃度が１０００ｐｐｍ程度になることがある。この程度のＢＯＤ濃度では、いずれの都道府県でも５０、０００リットル／日以下という排水基準値に抵触することはないので、そのまま下水、河川等へ放出できる。
【０００７】
しかしながら、このような好気性微生物菌を利用する「消滅型」の処理装置は、一般に処理能力が小さく、処理コストが高くなる欠点がある。また、最近の厳しい環境問題を懸念し、ＢＯＤ濃度をもっと低下させて欲しいという要求も高まっている。この排水中のＢＯＤ濃度を低下させるには、例えば、図３に示すような一般的な活性汚泥排水処理装置（以下、単に排水処理装置という）が利用できる。それは、例えば、前記したような生ゴミ処理装置からの排水６を受け入れ、その流量を調整する流量調整槽７と、該流量調整槽７からの排水を保持し、該排水６に常温で微生物菌（図示せず）を添加し、空気供給手段８から空気９を吹き込み曝気すると共に、固液分離手段１０（例えば、濾過フィルタ）を浸漬し、排水６に含まれる汚泥を分離する曝気槽１１と、分離した水１２をポンプ１８で吸引して一時貯留する処理水槽１３と、前記曝気槽１１の底部に溜まる汚泥を回収する汚泥貯留槽１４とで構成されたものである。
【０００８】
ところが、かかる排水処理装置は、各槽を配置するためのスペースが必要で、非常に大きいものしか現存しない。そのため、前記生ゴミを処理する醗酵分解装置に付帯させると、全体が巨大になり、一日あたりの生ゴミ処理量が１００〜２００ｋｇ程度の装置としては好ましくない。また、そのような大型の装置は価格も高くなるので、実用には向かないという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、処理槽が小さくても、処理能力を従来より格段に向上させ、効率良く生ゴミを醗酵分解処理できるばかりでなく、生じた排水の処理も同時に可能な生ゴミの処理方法及び処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、前記醗酵分解装置の改良に鋭意努力し、その成果を本発明に具現化した。
【００１１】
すなわち、本発明は、生ゴミに微生物菌を添加して、該生ゴミを醗酵分解すると共に、発生した水分を含む炭酸ガスを、循環水で間接冷却して水と炭酸ガスとに分離する生ゴミの処理方法において、前記微生物菌を添加する以前に、前記生ゴミを６５〜１００℃に加熱することを特徴とする生ゴミの処理方法である。
この場合、前記生ゴミが、固液分離により液体を除去したものであったり、さらに前記固液分離前の生ゴミを、６５〜１００℃に加熱したり、あるいは前記固液分離により除去された液体を槽内に受け入れて活性汚泥処理し、該槽底に沈殿した汚泥を抜き出し、前記醗酵分解中の生ゴミに合流させるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、生ゴミを受け入れ、付帯の攪拌翼で切断、攪拌しつつ微生物菌を添加して醗酵分解する醗酵槽と、発生した水分を含む炭酸ガスを該醗酵槽から抜き出すガス抜き管と、該ガス抜き管の外表面を循環水で間接冷却し、管内で前記水分を含む炭酸ガスを水と炭酸ガスとにする冷却槽と、冷却後にそれらを分離し、炭酸ガスを醗酵槽へ戻し、水を外部へ排出する気液分離器とを備えた生ゴミ処理装置において、前記外部へ排出する水を前記冷却槽へ戻す配管と、該冷却槽内に保持され、微生物菌が添加されて曝気した水の汚泥を分離する固液分離手段と、該固液分離手段からの水を放流する排水管とを設けると共に、前記気液分離器には、空気の導入管を設けたことを特徴とする生ゴミ処理装置である。この場合、前記醗酵槽の上流側に、生ゴミを受け入れ、温水で６５〜１００℃に加熱する加熱槽を設けたり、あるいは前記固液分離手段を中空繊維膜からなるフィルタとするのが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、処理に必要な種々の手段をコンパクトに組み込んだ装置であるが、生ゴミを、腐敗臭を外部に漏らさず、且つ処理カスをほとんど出さずに、短時間で効率良く処理できるばかりでなく、生じた排水の処理も同時にできるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
まず、発明者は、図２に示した生ゴミ処理装置に、図３に示した排水処理装置を組み合わせることについて鋭意検討した。その結果、一つの課題を克服できれば、排水処理も同時に達成できるコンパクトな生ゴミ処理装置になると考え、その克服に努力した。
【００１６】
すなわち、その課題とは、図２の冷却槽４を、図３で説明した排水処理装置のような曝気槽１１としても利用できるかどうかについてである。つまり、その曝気槽１１では、排水６に微生物菌の添加と空気の吹き込みとが行われるので、冷却槽も兼ねるようにすると、水温が高まり冷却が不十分になる恐れがあったからである。
【００１７】
そこで、発明者は、この点について鋭意実験を重ねたところ、水温は２５〜３２℃程度にまで上昇するが、図２の醗酵槽２からの高温ガスは十分に冷却できることが確認できた。むしろ、水温の上昇は、微生物菌の働きを増し、曝気効果を高め、一層好ましいという新たな知見を得た。
【００１８】
そこで、発明者は、これらの知見に基づき、前記図２の生ゴミ処理装置を改造し、その冷却槽４で曝気槽も兼ねるようにした。つまり、図１に示すように、前記気液分離器５からの排水６を冷却槽４へ戻す配管１５を設けると共に、該冷却槽４には、曝気された水の汚泥を分離する固液分離手段１０を設けることで、本発明を完成させたのである。なお、この場合、固液分離手段１０としては、種々の公知なフィルタで十分であるが、孔径が０．１〜０．４μｍ程度の中空繊維膜からなるフィルタの利用が好ましい。微粒の汚泥が迅速に分離できるからである。　従って、この固液分離手段１０から抜き出した水は、ＢＯＤが２ｐｐｍ程度に低下しているので、本発明に係る生ゴミ処理装置では、この水を最終的な排水１６として、排水管１７を介して河川、下水等に放流することになる。
【００１９】
また、冷却槽で曝気槽も兼ねるようにしたので、排水処理のために、前記した曝気槽１１、処理水槽１３、汚泥貯水槽１４のような余計な槽を設ける必要がなくなり、装置のコンパクト化が達成される。その結果、排水処理の設備費や操業費が低減できると共に、設備管理の手間も減少する。
【００２０】
さらに、本発明では、ガス抜き管３の末端位置を、図１に示すように、気液分離器５の内部で、底から一定高さ（例えば、気液分離器高さの１／３程度）持ち上げるのが好ましい。ガス中の臭気を排水中に吸収できるからである。
【００２１】
加えて、本発明では、装置のコンパクト化のため、曝気に必要な空気の吹き込みは、図３に示したような大掛かりな空気供給手段８ではなく、前記気液分離器に空気の導入管（図示せず）を設けて行うようにした。これにより、冷却槽４へ戻す排水６に空気９を含ませることが可能になる。
【００２２】
さらに加えて、本発明では、高温ガスを冷却する前記循環水に、前記気液分離器５からの排水６を使用することにもなるので、新しい水の補給量が少なくて済むばかりでなく、蒸発によって処理すべき排水量が減り、経済的にも有利になる。
【００２３】
次に、発明者は、上記した本発明に係る装置の処理能力を向上させることについて、引き続き検討することにした。その理由は、有機物質の分解は、基本的には高分子量物質から低分子量物質に変換することであり、自然界に存在する物質は、最も安定した高分子量状態にあるが、何らかの処置を施せば低分子量物質に変換され、最終的には全体の分解を速めることが可能と考えたからである。そして、ほとんどの生ゴミに存在し、高分子量物質の代表とも言える馬鈴薯デンプンを試料に、以下のような分解実験を行った。
【００２４】
実験には、生ゴミ処理装置として松下電工（株）製の「生ゴミイータ（商品名）」、好気性微生物として（有）細岡バイオハイテク研究所製の「バイオ１号（商品名）」を利用した。実験は、前記装置の醗酵槽内で、前記馬鈴薯デンプンの試料４０ｇを、５００ｇの水で５分間撹拌する場合（Ａ法という）と７０℃の湯で５分間撹拌する場合（Ｂ法という）の２通りである。実験は、毎日１回で１４日間行った。実験結果は、前記醗酵槽内に装入した４０００ｇの菌床（水分約４０％）上に、前記撹拌後の液を投入した後に放置して有機物を分解させ、残った菌床を回収して重量を測定することで生ゴミ分解量を求めて評価した。
【００２５】
その結果を表１に示す。表１より、試料を予め７０℃に加熱してから菌床上で分解した場合（Ｂ法）では、従来のように常温の水で分解した場合（Ａ法）に比べ、生ゴミの分解率がほぼ２倍になることが明らかである。そこで、発明者は、試料の加熱温度を種々変更して、同様の実験を重ね、６５〜１００℃で加熱するのが適切であることを見出し、それを要件に別の本発明を完成させたのである。６５℃未満では、温度が低すぎて加温効果が発揮されず、１００℃超えでは、効果が飽和し、不経済だからである。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
すなわち、生ゴミの処理方法の発明としては、生ゴミに微生物菌を添加して、該生ゴミを醗酵分解すると共に、発生した水分を含む炭酸ガスを、循環水で間接冷却して水と炭酸ガスとに分離するに際して、前記微生物菌を添加する以前に、前記生ゴミを６５〜１００℃に加熱することである。ここで、「添加する以前」とは、醗酵槽に生ゴミを投入する前でも、投入後に菌を添加する前のいずれでも良い。この場合の生ゴミの処理装置としては、前記した本発明に係る生ゴミの処理装置において、図４に示すように、醗酵槽２の上流側に、生ゴミを受け入れ、温水１９で６５〜１００℃に加熱できる加熱槽２０を加設したものになる。
【００２８】
また、本発明では、図６に示すように、前記生ゴミを醗酵分解する前に、固液分離により液体を除去しておくのが好ましい。その理由は、液体を除くことで醗酵分解する生ゴミ量を減らし、醗酵分解の処理能力を向上させることができるからである。さらに、本発明では、前記固液分離前の生ゴミを、６５〜１００℃に加熱するのが良い。ここでの加熱により、後に行う分離された液体の清浄化処理において、その液体が含有する有機物の分解が促進されるようになるからである。この場合の加熱温度も、前記したと同じ理由で６５〜１００℃の範囲に限定するのが良い。加えて、本発明では、前記固液分離により除去された液体を槽内に受け入れて活性汚泥処理し清浄化するにあたり、該槽底に沈殿した汚泥を抜き出し、前記醗酵分解中の生ゴミに合流させるのが好ましい。これにより、大掛かりな水処理装置を設置する必要がなくなるからである。この場合、活性汚泥処理は、周知の方法及び装置が利用できる。
【００２９】
なお、上記生ゴミの処理方法の発明は、上記した本発明に係る生ゴミ処理装置に限らず、市販のいかなる生ゴミ処理装置でも実施できることに留意されたい。生ゴミに微生物菌を添加して、該生ゴミを醗酵分解すると共に、発生した水分を含む炭酸ガスを、循環水で間接冷却して水と炭酸ガスとに分離できる装置であればどのような方式のものでも利用できるからである。
【００３０】
【実施例】
（実施例１）
レストランの調理場から平均で１日あたり１００ｋｇ排出された生ゴミを、醗酵槽のサイズが１．３ｍ四方×１・５３ｍ深さの図１に示した本発明に係る生ゴミ処理装置で１週間にわたって連続処理した（本発明例１）。その際、前記生ゴミを、フィルタで固液分離し液体を除去した場合（本発明例２）、さらに、前記固液分離前の生ゴミを、６５℃に加熱した場合（本発明例３）及び前記固液分離により除去された液体を槽内に受け入れて活性汚泥処理し、該槽底に沈殿した汚泥を抜き出し、前記醗酵分解中の生ゴミに合流した場合（本発明例４）も行った。そして、同様の処理を、図２に示した従来の生ゴミ処理装置及び図３に示した活性汚泥処理装置を用いて行い（従来例）、両者での処理結果を比較した。処理条件及び結果を１日あたりの平均値で一括して表２に示す。なお、表２中の「ＭＬＳＳ」は、Ｍｉｘｅｄ　　Ｌｉｑｕｏｒ　Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｏｌｉｄ　の略で、微生物濃度を表し、その数値が大きいほど、処理装置を小さくできる。また、「原水」とは、曝気処理される前の排水、すなわち図１では、冷却槽に戻される排水のことである。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表２より、本発明によれば、最終的な排水１６のＢＯＤ値が２ｐｐｍとなり、従来の処理装置で処理するに比べて短時間で、希望するＢＯＤ値にできることが明らかである。
（実施例２）
うどん製造所から平均で１日あたり１５０ｋｇ排出された生ゴミを、醗酵槽サイズが１．３ｍ四方×１・５３ｍ深さと小さく、図４に示した加熱槽２０を備えた本発明に係る生ゴミ処理装置で、１週間にわたって連続処理した。この場合、加熱槽２０には、別の場所で加熱された温水を流し、受け入れた生ゴミを加熱した。そして、同じサイズの醗酵槽を備えた図２に示した従来の生ゴミ処理装置及び図１に示した本発明に係る生ゴミ処理装置でも同様な連続処理を行い、これらの三者での処理結果を比較した。処理条件及び結果を１日あたりの平均値で一括して表３に示す。表３より、図４に示した本発明に係る装置では、処理時間が図１の場合の１／２に短縮でき、従来装置や図１の本発明に係る装置と同じ大きさの小さな処理槽でも、処理能力が大幅に向上できることも明らかである。ちなみに、従来より倍の２００〜４００ｋｇの生ゴミが処理できるようになった。
【００３３】
【表３】
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【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、小型でコンパクトな装置であっても、比較的多量の生ゴミを、腐敗臭を外部に漏らさず、且つ処理カスをほとんど出さずに、短時間で効率良く処理できるばかりでなく、生じた排水の処理も同時にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る生ゴミ処理装置を説明するフロー図である。
【図２】
従来の生ゴミ処理装置を説明するフロー図である。
【図３】
一般的な排水処理システムを説明するフロー図である。
【図４】
図１の本発明に係る生ゴミ処理装置に、別途、生ゴミの加熱装置を設けた場合
のフロー図である。
【図５】
従来の生ゴミ処理方法を説明するフロー図である。
【図６】
本発明に係る生ゴミの処理方法を説明するフロー図である。
【符号の説明】
１　　生ゴミ
２　　醗酵槽
３　　炭酸ガス
４　　冷却槽
５　　気液分離器
６　　排水
７　　流量調整槽
８　　空気供給手段
９　　空気
１０　固液分離手段
１１　曝気槽
１２　分離した水
１３　処理水槽
１４　汚泥貯水槽
１５　配管
１６　最終的な排水
１７　排水管
１８　ポンプ
１９　温水
２０　加熱槽
【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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