(57)【要約】【課題】  高含水率有機性廃棄物の高速消滅型分解処理における発酵熱の保持と装置の小型化、処理速度の向上を目的とする。【解決手段】  高含水率有機性廃棄物を処理する際に、有機物の実質的全部を、炭酸ガスを主とするガスと廃水とに分解処理する消滅型分解処理方法において、これに断熱材として用いられている建築資材、ロックウール等の人造鉱物繊維保温材を投入することで微生物が高含水率有機性廃棄物を分解する際に生じる発酵熱を保持し、微生物の活性を向上させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水率70％以上の高含水率有機性廃棄物を微生物により消滅分解型処理を行うに当たり、微生物処理槽に人造鉱物繊維保温材を装入することを特徴とする廃棄物分解処理プロセス。
【請求項２】
人造鉱物繊維保温材の装入量を、高含水率有機性廃棄物１００重量部に対して２０〜１００重量部とする請求項１に記載の廃棄物分解処理プロセス。
【請求項３】
微生物を担持した有機質キャリアを存在させる請求項１又は２に記載の廃棄物分解処理プロセス。
【請求項４】
有機質キャリアが、木材チップ、活性炭及び多孔性ポリマーチップから選ばれる少なくとも1種である請求項１〜３のいずれかに記載の廃棄物分解処理プロセス。
【請求項５】
人造鉱物繊維保温材の装入量を、有機質キャリア１００重量部に対して５〜１００重量部とする請求項１〜４のいずれかに記載の廃棄物分解処理プロセス。
【請求項６】
人造鉱物繊維保温材が、ロックウールである請求項１〜５のいずれかに記載の廃棄物分解処理プロセス。
【請求項７】
微生物処理槽が、ドラム回転型発酵装置であり、初期温度を３０〜３８℃として分解処理する請求項１〜６のいずれかに記載の廃棄物分解処理プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高含水率有機性廃棄物の処理能力を向上させた消滅型分解処理プロセスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高含水率有機性廃棄物の種類として挙げられるのが、大まかに分類すると家庭や飲食店から出る生ごみ、家畜排泄物、下水汚泥、農作物の残渣などである。それらの発生量は年間約３億トンといわれ国内の廃棄物総発生量の約６割を占めている。
現在は高含水率有機性廃棄物の処理方法として、コンポスト法やメタン発酵法、焼却法などが行われている。家畜排泄物は平成16年10月に施行される「家畜排泄物管理適正化及び利用の促進に関する法律」でコンポスト化処理が励行されているが、生じる堆肥の需要と供給のバランスの不均衡が指摘されている。また、メタン発酵法や焼却法についても処理・管理が難しい点、採算性が低いことが挙げられ、焼却法ではダイオキシンの発生などの問題が生じている。
【０００３】
これらの問題点を解決するために現在、消滅型と呼ばれている微生物の作用により高含水率有機性廃棄物中の有機物をほぼ全量、例えば９０％以上を炭酸ガスと水にする消滅型処理装置も出回ってはいるものの、広くは普及していない。その理由として、装置の小型化を図った場合、処理装置内の微生物量が減少し分解能力が低下してしまうという問題や、微生物が常に定められた働きをするのではなくさまざまな因子に左右されるため、安定した分解処理能力が得られないという問題があるということなどが考えられる。現在は、廃棄物が多量に発生する大規模な事業所や農場等にあっては、大型の消滅型分解処理装置の採用が広がりつつあるが、家庭向け等の小型の処理機は既に実用化されている例もあるが、わずかである。
【０００４】
【特許文献１】特開2002-316132号公報
【特許文献２】特開200 0 -3 34429号公報
【特許文献３】特許3101566号公報
【０００５】
特許文献１には、微生物を用いた消滅型分解処理装置の改良が示されているが、発酵槽を２つ設け、廃棄物の供給方法を調整することに処理能力を高めることを目的としている。特許文献２にも、微生物を用いた消滅型分解処理装置の改良が示されているが、回転ドラム型の発酵槽を使用し、温風吹込みと杉チップ菌床の装入により処理速度を高めることを目的としている。特許文献３には、ロックウール等を微生物担体として発酵槽からの臭気を微生物に分解させる脱臭方法について開示しているが、ロックウール等を発酵槽に装入することを教えるものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高含水率有機性廃棄物の消滅分解型処理プロセスにおいて、その処理能力を向上させた処理プロセスを提供することを目的とする。ここで、処理能力を向上させたとは、処理速度の向上、処理装置の小型化又は処理量の増加を意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、含水率70％以上の高含水率有機性廃棄物を微生物により消滅分解型処理を行うに当たり、微生物処理槽に人造鉱物繊維保温材を装入することを特徴とする廃棄物分解処理プロセスである。
【０００８】
ここで、次のいずれか１以上の要件を満足させると、更によい廃棄物分解処理プロセスとなる。
1）  人造鉱物繊維保温材の装入量を、高含水率有機性廃棄物１００重量部に対して２０〜１００重量部とすること、
2）  微生物を担持した有機質キャリアを存在させること、
3）  有機質キャリアが、木材チップ、活性炭及び多孔性ポリマーチップから選ばれる少なくとも1種であること、
4）  人造鉱物繊維保温材の装入量を、有機質キャリア１００重量部に対して５〜１００重量部とすること、
5）  人造鉱物繊維保温材が、ロックウールであること、
6）  微生物処理槽が、ドラム回転型発酵装置であり、初期温度を３０〜３８℃として分解処理すること、
7）  微生物処理槽の内壁面、外壁面を人造鉱物繊維保温材で覆うこと。
【０００９】
本発明の廃棄物分解処理プロセスについて、更に説明する。
消滅型の廃棄物分解処理プロセスは公知であり、本発明はそれを改良したものである。この分解処理プロセスでは、微生物処理槽（発酵槽ともいう）に、高含水率有機性廃棄物（以下、廃棄物と略称することがある）、微生物又は微生物を高密度に吸着させた木材チップ等の有機質キャリア（以下、キャリアと略称することがある）、及びロックウール等の人造鉱物繊維保温材（以下、鉱物繊維と略称することがある）を装入、撹拌して廃棄物を消滅型分解処理する。消滅型分解処理では微生物の働きにより廃棄物中の有機物の９０％以上を水と炭酸ガス等に分解する。
【００１０】
本発明で処理する廃棄物は、家庭から排出される生ゴミ、事業所等から排出される汚泥等、農場から排出される家畜の排泄物、作物屑等があるがこれらに限定されない。家庭から排出される生ゴミや農場から排出される家畜の排泄物、野菜屑等の含水率70％（wt）以上の有機性廃棄物の処理により適する。
【００１１】
微生物は、この技術分野で公知の好気性の微生物を選択して使用することができる。微生物は液体に分散させて装入することもできるが、固体の有機質キャリアに担持させて装入することが好ましい。
有機質キャリアとしては、微生物を高密度に吸着させることができる木材チップ、活性炭、多孔性ポリマー等チップ等が好ましいものとして挙げられる。これらの有機質キャリアは、分解処理の際に廃棄物と共に分解処理されてもよいが、分解処理終了後も残存すればそれを次の廃棄物処理に微生物担持有機質キャリアとして使用することができる。有利な方法として杉チップに存在する微生物を杉チップに担持させて使用する方法がある。
【００１２】
分解処理装置は、微生物処理槽を有するものであれば広く使用することができる。微生物処理槽は、それ自体が回転してもよいし、攪拌機を有していてもよく、更には複数あってもよい。微生物処理槽は加熱装置を有してもよく、周囲を保温材で被覆してもよい。好ましい分解処理装置として、ドラム回転型の発酵装置が挙げられる。家庭生ゴミ等の処理を目的とする場合は、小型化又は可動部分を簡素化した据え置き型装置とすることもできる。
保温材で被覆する場合の保温材としては、ロックウール等の人造鉱物繊維保温材が好ましい。ロックウール等の人造鉱物繊維保温材で被覆する場合は、微生物処理槽の外面と内面のいずれか又は両方に被覆することができる。
【００１３】
微生物処理槽には、微生物及び廃棄物の他に、鉱物繊維を存在させる。この鉱物繊維は人造であって、保温材用途に使用可能なものであればよく、原綿であっても、加工品であってもよい。この鉱物繊維を装入することにより、微生物処理槽内で発生する発酵熱の放散が抑制され、処理装置の小型化、処理速度の向上又は安定化が達成される。特に、小型の処理装置では表面積が大きいため放熱が多く、難しいとされる発酵熱の放散防止もこれにより可能となり、小型化が容易に達成できる。鉱物繊維としては、ガラス繊維やロックウール等が挙げられるが、ロックウールが好ましい。中でも、ロックウール粒状綿が好ましい。
【００１４】
鉱物繊維の装入量は上記作用を達成するに足る量が必要であるが、好ましくは廃棄物１００重量部に対し、２０〜１００重量部、有利には５０〜１００重量部である。鉱物繊維が多いと保温性は高まるが、微生物処理槽の有効容積を減少させるので、上記範囲とすることがよい。また、有機質キャリアを存在させる場合は、有機質キャリア１００重量部に対し、５〜１００重量部の範囲とすることが望ましい。鉱物繊維は分解処理終了後においても分解されずに残存するので、これを繰り返し使用することができる。また、微生物のキャリアとしても使用することができる。鉱物繊維は保温材又は断熱材として作用して発酵熱を保持して発酵を促進する作用の他、調湿作用や微生物と廃棄物の接触度合いを良好にしたりして発酵を促進する作用を発揮するものと推測され、他の保温材では奏し得ない効果をもたらすことが確認されている。なお、本発明者らの研究によれば、発酵熱と牛糞分解性には相関関係にあり、外的に温度を高くしても牛糞分解性の向上は起こらず、鉱物繊維により発酵熱を保持することが有効であることが確認されている。
【００１５】
分解処理は、微生物、廃棄物、鉱物繊維の他に、必要により粘度や濃度を調整するための水、微生物の活動を良好にするためのｐH調整剤や栄養素等を加えて、攪拌して行う。本発明では好気性微生物を用いているため十分に撹拌操作を行い、微生物を活性化させると更により良い結果が得られる。この際、空気を注入したり、これを加熱したりすることにより処理速度を高めることもできるが、処理装置の大型化を招く。廃棄物の装入、発生する水の抜出し等の操作は連続的に行ってもよいが、小型化を図るためにはバッチ式で又は間欠的に行うことがよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明プロセスによれば、高含水率有機性廃棄物を微生物により分解処理する際の処理時間の短縮化が可能となり、また菌体が減少するために発酵熱が得られず難しいとされてきた処理装置の小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の一例を、図１を参照して説明する。
処理装置は、中空のシャフト1を備えたドラム2と、ドラム内に空気を吹き込むためのブロア3、ヒータ4及びシャフトを経てドラムに空気を吹き込むためのガス供給ラインと、シャフト及び脱臭機5を経てドラムからのガスを排出させるためのガス排出ラインを有している。シャフト1は、図示しないモータによりドラムを回転させるための回転軸でもある。また、ドラムには廃棄物等の装入口6が上部に設けられている。
【００１８】
この処理装置の装入口6から杉チップとロックウール7をドラム内に装入し混合する。微生物のキャリアとなる杉チップは杉チップに常在しているや有用な微生物群を高濃度で固定してある。次に、家畜排泄物あるいは廃水処理の際に発生する余剰汚泥などの高含水率有機性廃棄物を、水を用いて混合しスラリー状にしたものを装入口6からに装入する。ドラムを回転させ、全体を混合すると共に微生物による分解処理を開始する。この際、加熱された空気をガス供給ラインからドラム内に必要により供給する。なお、空気の供給は微生物の働きを促進するためには有用であるが、熱を持ち去る作用もあるので、最小限にとどめることがよい。また、加熱は冬季などを除いては不要か、開始時だけでよい。微生物による分解処理を開始する際の温度は、３０〜３８℃とし、処理中は発酵熱によりこれより数度高い３４〜４４℃に保持することがよい。この発酵熱の保持は鉱物繊維の配合量を調整することにより制御可能である。
【００１９】
分解処理が始まるとスラリー中の有機物は微生物により炭酸ガスと水に分解されるが、タンパク質等はその一部がアンモニア、アミンや硫化水素、メルカプタン等の悪臭ガスに分解される。それと同時に、発酵熱が生じるが、これはロックウールを存在させて保温性を高めることによって熱を保持して廃棄物を分解するための微生物の至適温度が長く維持され、活性がより向上する。そして、ガス排出ラインでは脱臭機で悪臭ガスが除去されて未利用の空気成分N2やCO2が排出される。この分解処理は、1日〜７日程度で終了する。
【実施例１】
【００２０】
以下、牛の糞尿を処理した実施例について説明する。なお、この実施例は本発明を限定するものではない。
３Lのポリエチレンビーカーを微生物処理槽とし、これに微生物を担持した杉チップ500ｇ、ロックウール75ｇを充填、混合した。牛の糞尿100ｇと滅菌水300ｇを別の容器にて混合したスラリーを、この処理槽に装入して、撹拌を開始し、温度35℃を保持して分解処理を行った。分解処理を始めてから24時間後の測定で約47℃の発酵熱が得られた。そして、装入した糞尿中の有機物の分解は2日間で完了した。
一方、ロックウールを混合しない場合では、装入した糞尿中の有機物の分解を完了するのにおよそ6日間を要した。
ロックウールを混合した場合（併用あり）としない場合（併用なし）について、処理時間と積算消滅分解量の関係を図２に、処理時間と処理槽温度の関係を図３に示す。なお、積算消滅分解量は重量減少量から計算した数値であるため、分解ガス化した量の他に水分蒸発量等も含まれる。
【実施例２】
【００２１】
実施例１と同様な実験において、牛糞分解の添加ロックウール量に対する影響を見るために、杉チップ500ｇに対して、ロックウールの添加量を10ｇ、25ｇ、50ｇ、75ｇ又は100ｇに変化させて実施例１と同様な実験を行った。
この結果、ロックウールの添加量25g以上で分解性向上が確認でき、50gで最も結果が良く、75ｇ、100ｇ、25ｇの順に分解性向上効果が低下することが判明した。これは、ロックウールの微生物吸着性が低いというため、投入しすぎると微生物と牛糞との接触効率が低下し、分解性が低下することを意味するものと考えられる。処理時間と積算消滅分解量の関係を図４に示す。
【実施例３】
【００２２】
実施例２と同様な実験において、添加資材の合計を500 gにしたものは杉チップ450 g、ロックウール50 g添加で142.9 g、スギチップ400 g、ロックウール100 g添加で151.9 gだった。この結果より、100 gの牛糞及び500 gの杉チップに対して50 g〜75 gのロックウールを添加することで、最も高い牛糞分解性が得られることがわかった。処理時間と積算消滅分解量の関係を図５に示す。
また、ロックウール添加量と処理槽温度の関係について測定したところ、最も高い発酵熱が得られたのはロックウールを75 g添加したもので約43 ℃だったが、安定した発酵熱が得られたのはロックウール添加量50 gだった。
【００２３】
また、直接ロックウールを処理槽に装入せず、処理槽の内壁及び外壁のいずれか又は両方を覆うことによっても分解性向上が得られることがある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】分解処理装置の模式図
【図２】処理時間と積算消滅分解量の関係を示すグラフ
【図３】処理時間と処理槽温度の関係を示すグラフ
【図４】処理時間と積算消滅分解量の関係を示すグラフ
【図５】処理時間と積算消滅分解量の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００２５】
1：シャフト、2：ドラム型処理槽、3：ブロア、4：ヒータ、5：脱臭機、6：投入口
【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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