(57)【要約】  【課題】  微生物の固定のための硬質多孔質セラミック及び生ごみ粉砕のための超硬質セラミックを用いて、生ゴミ分解を効率的に行いかつ悪臭を抑える生ゴミ分解方法及び生ごみ分解装置を提供する。  【解決手段】  微生物の発酵作用により生ゴミ分解方法において、微生物の固定のためにかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％でありかつの平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック及び生ごみ粉砕のために平均粒子径１〜６ｍｍ超硬質セラミックを用いて、好気性発酵を行わせるに際して、ヒドロキシアパタイトを添加することを特徴とする生ごみ分解方法及び生ごみ分解装置。  【採用図面】  図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物の発酵作用により生ゴミ分解方法において、微生物の固定のためにかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％でありかつの平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック及び生ごみ粉砕のために平均粒子径１〜６ｍｍ超硬質セラミックを用いて、好気性発酵を行わせるに際して、ヒドロキシアパタイトを添加することを特徴とする生ごみ分解方法。
【請求項２】
硬質多孔質セラミックを２種類以上用いる請求項１に記載した生ごみ分解方法。
【請求項３】
微生物が、好気性細菌Bacillus
amyloliquefaciensである請求項又は請求項２に記載した生ごみ分解方法。
【請求項４】
ヒドロキシアパタイトを生ごみ１０ｋｇに対して、２０〜３００ｇ用いる請求項１ないし請求項３のいずれかひとつに記載した生ごみ分解方法。
【請求項５】
微生物の発酵作用により生ゴミ分解方法において、微生物の固定のためにかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％でありかつの平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック及び生ごみ粉砕のために平均粒子径１〜６ｍｍ超硬質セラミックを用いて、生ゴミと硬質多孔質セラミックと超硬質セラミックとヒドロキシアパタイトとを含む混合物を、回転攪拌させながら好気性発酵を行わせることを特徴とする生ごみ分解方法を適用した装置。
【請求項６】
ヒドロキシアパタイトを間歇的に投入する装置を備えた請求項５に記載した生ごみ分解方法を適用した装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生ごみなどの有機性廃棄物を特殊な微粉末状の硬質多孔質セラミックで粉砕すると共に、粉砕した有機性廃棄物を、好気性微生物による発酵分解する生ごみ分解方法及び装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、微粉末状の硬質多孔質セラミックを用いて有機性廃棄物を粉砕し、かつ、硬質多孔質セラミックを生ごみなどの有機性廃棄物を人体に安全な好気性細菌Bacillus
amyloliquefaciens等の固定体として利用した生ごみ分解方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
食品加工場、飲食店、給食センター、スーパーマーケット、ホテルの調理場などから生ごみとして発生する肉類、野菜、デンプンなどの残渣や残飯は栄養価に富み、水分を多く含むため、放置しておくと腐敗して悪臭を発生するとともに衛生上問題である。
【０００４】
これらの生ごみは他の可燃ごみとともに、都市ごみとして焼却処分されているが、水分が多いため、多くのエネルギーを必要とし、問題の多い処理法である。
【０００５】
そこで、このような生ごみを微生物で分解処理して堆肥化する生ごみ処理機が数多く考案され、既に一部で実用化されている。しかしながら、これらの殆どは多量の木材チップを水分調整剤として使用しているため、生ごみは分解減容されるが、木材チップは殆ど分解しないうえ、処理機内のもの全部を定期的に取り出さなければならず、実質の減容化率は小さい。むしろ、木材チップと堆肥の混ざったものが増え、都市部ではこれらの引き取り手がないため、その処分が問題となっている。
【０００６】
生ごみ処理装置内における生ごみの発酵分解を促進させるため、多孔質セラミック板を脱着可能に取りつけた生ごみ処理装置が知られている。（特許文献１参照）
さらに、分解菌の増殖速度の高速化を図るべく、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カリウム、酸化マンガン、酸化リン、酸化セレン、酸化ニッケル、酸化モリブデン、酸化クロム、酸化リチウム、酸化銅、酸化コバルト、酸化バナジウム等のミネラル元素の粉体を、粘土をバインダーとして適宜な形状に成形し、その後、約８００℃で焼成し、有機物、無機物分解細菌を孔中に担持させることを可能にした多孔質セラミックス担体が知られている。（特許文献２参照）
しかし、分解菌の増殖速度を早くしても、卵の殻、柑橘類、海老、かにの甲羅、割り箸などは微生物では極めて分解しにくいため、あらかじめ、手作業で除去する必要があった。
本発明者は、このような観点から、生ごみ分解速度の速い好気性細菌とくに、Bacillus
amyloliquefaciensを土壌より分離して用いたり、水分調節剤として汎用される木粉＜木材チップ＞を半分に減らし、残りを鋭利な超硬質セラミックに置き換えることにより、２〜３時間で有機性廃棄物を原型を留めないまで細かく破砕し、好気性微生物による分解を高速で行わせ、かつ、嫌気発酵を最小限に留めさせ、これにより発酵残渣が極めて少なく、悪臭発生の少ない分解処理をおこなうことができる生ごみ分解方法を既に提案している。
すなわち、微生物の発酵作用により生ゴミ分解方法において、微生物の固定のためにかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％でありかつの平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック及び生ごみ粉砕のために平均粒子径１〜６ｍｍ超硬質セラミックを用いて、好気性発酵を行わせることを特徴とする生ごみ分解方法である（特許文献３）。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１３１８８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２３３６８２号公報
【特許文献３】特願２００３−１４４３５８号
【特許文献４】特開平６−１２８７９３号公報
【特許文献５】特開平９−２５１０８号公報
【特許文献６】特開平１１−１８０７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、微生物の固定のためにかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％でありかつの平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック及び生ごみ粉砕のために平均粒子径１〜６ｍｍ超硬質セラミックを用いて、好気性発酵を行わせることを特徴とする生ごみ分解方法では、まだ、たんぱく質の分解により生じるアンモニア臭などを充分に抑えることが出来なかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、試行錯誤を繰り返し、アパタイトを添加することにより、アンモニア臭などが抑えられる事実を見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、微生物の発酵作用により生ゴミ分解方法において、微生物の固定のためにかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％でありかつの平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック及び生ごみ粉砕のために平均粒子径１〜６ｍｍ超硬質セラミックを用いて、好気性発酵を行わせるに際して、ヒドロキシアパタイトを添加することを特徴とする生ごみ分解方法を見出した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、表１からも明らかなように、かさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％でありかつの平均粒子径１〜６ｍｍ硬質多孔質セラミック及び平均粒子径１〜６ｍｍ超硬質セラミックを用いて、好気性発酵を行わせるに際して、ヒドロキシアパタイトを添加することにより、迅速に生ごみを処理できるばかりか、生ごみ分解中に発生する悪臭を抑えることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明で用いる微生物の固定のために用いるかさ密度１．２〜１．８、平均細孔径１〜５μｍで開気孔率３０〜５０％、吸水率１５〜４０％である硬質多孔質セラミックは、この範囲の数値特性を示す硬質多孔質セラミックであれば、どのようなものでもかまわない。一例を挙げれば、シリカ−アルミナ系セラミックスであるＲＴ（ミヤオカンパニーリミテド社商品名）、ＧＣ（ミヤオカンパニーリミテド社商品名）などがある。
生ごみ粉砕のために用いる超硬質セラミックは、曲げ強度１５０〜２００Mpaであり、一例を挙げれば、シリカ−アルミナ系セラミックスであるアルミクロン（ミヤオカンパニーリミテド社商品名）がある。
平均粒子径は、小さすぎると飛散し易く、大きすぎると騒音が出るので１〜６ｍｍ程度が適当である。また、大きさの異なる粒子を併用することが出来る。
また、硬質多孔質セラミックを２種類以上用いることができる。
さらに、硬質多孔質セラミックのほかに、さらに、吸着脱臭材を添加することが出来る。このような吸着脱臭材としては、代表的には活性炭が挙げられる。
さらにまた、水分調節材（木材粉＜木材チップ＞）を併用することが出来る。このような木材粉としては、杉、松、ピートモス、ヒバやヒノキ等が挙げられる。室内に芳香を与える意味で、とくに好ましくは、ヒバやヒノキの木材粉が良い。
木材紛は、木材チップの形で装置に投入することができ、数時間後には粉砕されて木材紛になる。
また、好気性細菌ならどれでも使えるが、とくに、分解速度が速いことから、Bacillus
amyloliquefaciensが好ましく用いられる。Bacillus
amyloliquefaciensは市販されており、例えば財団法人  発酵研究所（大阪市淀川区十三本町２丁目１７−８５）において、有料で入手することができる。
【００１２】
さらに、このような方法をより具体的に装置として示すことが出来る。すなわち、
本発明の方法を用いた生ごみ分解装置１を図１に示す。
モーター５の回転を歯車６、チェーン７を介して主軸に伝え、撹拌羽根２を回転する。空気は吸気口９より吸入し、処理槽３、脱臭装置８、排気ブロアー１０を通り、最後に排気口１１より排出される。生ごみは投入口１２より投入し、無機物や少量の未分解は排出口１３から取り出す。槽内の温度調整はマット型ヒーター１４で行う。
さらに、ヒドロキシアパタイトを間歇的に投入する装置を備えることができる。
【００１３】
本発明で用いることが出来るヒドロキシアパタイトは、どのようなものでも良いが一例を挙げると、一般式Ｃa10_x(ＨＰＯ4)x(ＰＯ4)6_x(ＯＨ)2_x・nＨ2Ｏ(但し、ｎ＝０〜２.５、ｚ＝０〜１を表わす)の化学組成を有するものを用いることが出来るが、さらに、リン酸イオン、カルシウムイオン及びフッ素イオンを含むもの であってもよい（特許文献４参照）。
また、式（ａ）〜（ｇ）を満足し、且つ、Ｃａ／Ｐの原子比が１．６２〜１．７２で化学式Ｃａ5 （ＰＯ4 ）3 （ＯＨ）である花弁状多孔質ヒドロキシアパタイト微粒子。
（ａ）０．２≦ｄｘ１≦２０（μm）
（ｂ）１≦α≦５ 但し、α＝ｄ５０／ｄｘ１（ｃ）０≦β≦２ 但し、β＝（ｄ９０−ｄ１０）／ｄ５０（ｄ）０．０１≦ｄｘ２≦１（μm）
（ｅ）９５≦ω１≦９９（ｆ）７０≦ω２≦９５（ｇ）５０≦Ｓｗ１≦５００但し、ｄｘ１：電子顕微鏡写真により測定した花弁状多孔質ヒドロキシアパタイト微粒子の平均粒子径（μｍ）を用いることができる。ここで、
α ：分散係数ｄ５０：マイクロトラックＦＲＡレーザー式粒度分布計により測定した花弁状多孔質ヒドロキシアパタイト微粒子の５０％平均粒子径（μｍ）。
β ：シャープネス、粒度分布値で数値が小さいほど粒度の分布がシャープ。
ｄ９０：マイクロトラックＦＲＡレーザー式粒度分布計により測定した花弁状多孔質ヒドロキシアパタイト微粒子のふるい通過側累計９０％粒子径（μｍ）。
ｄ１０：マイクロトラックＦＲＡレーザー式粒度分布計により測定した花弁状多孔質ヒドロキシアパタイト微粒子のふるい通過側累計１０％粒子径（μｍ）。
ｄｘ２：水銀圧入法により測定した細孔分布により求めた花弁状多孔質ヒドロキシアパタイト微粒子の細孔の平均粒子径（μｍ）。
ω１ ：ＪＩＳＫ５１０１−９１ ２０．１ 顔料試験方法の静置法による見掛け比容（ｍｌ／ｇ）を測定し、計算式により計算した静置空隙率（％）
ヒドロキシアパタイトの比重ω２ ：試料０．５ｇを断面積２cm2 の円筒に充填、３０ｋｇ／cm2
の圧力で３０秒間加圧、その厚みをノギスで測定し、計算式より計算した３０ｋｇ／cm2 の加圧空隙率（％）
ヒドロキシアパタイトの比重Ｓｗ１：窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積m2／ｇ（特許文献５参照）
さらに、一例を挙げると、 カルシウム含有固体物質を、リン酸イオンを含み且つｐＨが７．０以上の水溶液と接触させて得られる多孔質アパタイトであり、
リン酸イオンを含み且つｐＨが７．０以上の水溶液が、正リン酸の水溶液にアンモニア、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムの内の少なくとも１種を加えてｐＨを７．０以上に調整したものや、リン酸イオンを含み且つｐＨが７．０以上の水溶液が、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素カリウム及びリン酸水素二カリウムよりなる群から選ばれる少なくとも１種の水溶液、又は必要に応じてアルカリ性物質を添加してｐＨを７．０以上に調整したものである多孔質アパタイトであることができる（特許文献６参照）。
ヒドロキシアパタイトの投入量は、生ごみ１０ｋｇに対して、２０〜３００ｇが有効である。２０ｇ以下だと消臭効果が顕著ではなく、３００ｇ以上であっても消臭効果は、それほど変わらない。
【００１４】
バクテリア培地５０μｌにＡＰ菌（Bacillus amyloliquefaciens）を加えて培養するテストを行った。
ヒドロキシアパタイト（ミヤオカンパニーリミテド社製）０．５ｇをバクテリア培地５０μｌに加えたものを用いて、シャーレで培養し、31日間観察し、コロニーの状態を調べた。図２−１から図２−３に示すような結果が得られた。結果から明らかなように、ヒドロキシアパタイトはＡＰ菌（Bacillus amyloliquefaciens）を１ケ月以上に亘って増殖させる効果があることが判明した。
対照として、ヒドロキシアパタイトを加えず、予めヒバチップにＡＰ菌（Bacillus
amyloliquefaciens）を既に繁殖させたものを加えたバクテリア培地５０μｌに加えたものを用いて、シャーレで培養し、31日間観察し、コロニーの状態を調べた。図２−１から図２−３に示すような結果が得られた。結果から明らかなように、ＡＰ菌（Bacillus amyloliquefaciens）は、当初に繁殖するが、予めヒバチップにＡＰ菌（Bacillus amyloliquefaciens）を繁殖させているためか、1週間程度で死滅してゆくことが判明した。
【実施例１】
【００１５】
本発明の典型的な具体化した実施例を示す。
生ごみ分解菌は一白金耳を２％ペプトン、１％かつお肉エキス、０．１％食塩の組成の液体培地（pH7.0）の入った５００ｍｌ容の坂口フラスコに添加し、２６℃で４８時間振とう培養して得られる培養液をヒノキチップとセラミック多孔体に含浸したものを用いる。菌床としては重量比で培養菌体液を含浸したヒノキのチップを５０重量％、同じく培養菌体液を含浸したセラミック多孔体RT（粒子径３〜５mm、かさ密度１．７平均細孔径１．６μｍで開気孔率３３％、吸水率１９％、ミヤオカンパニーリミテド社商品名）５重量％、セラミック多孔体GC（粒子径３〜５mm、かさ密度１．３平均細孔径１．９μｍで開気孔率４５％、吸水率３５％、ミヤオカンパニーリミテド社商品名）５重量％、さらに平均粒径の異なる（１〜３ｍｍおよび３〜５ｍｍ）超硬質セラミックーアルミクロン（粒子径１〜３mm、粒子径３〜５mm、曲げ強度１８０ＭＰａ、ミヤオカンパニーリミテド社商品名）をそれぞれ２０重量％混合したものを用いた。
【００１６】
本発明で用いた生ごみ処理装置は、菌床の一部に比重の高いセラミックを使用するため、モーター、歯車、チェーン、主軸、撹拌羽根などは一般の機械装置の数倍の強度を有する材料で作成した。また、撹拌羽根はチップとセラミックが均等に撹拌され、菌床への空気の取り入れも極めて良好に成るような構造に設計した。撹拌羽根の回転数は１分間に３回とし、しかも消費電力を低減のために間歇運転を、また、撹拌羽根に巻きついた生ごみを自動的に取り除くために、正逆回転を自動的に行うよう設定した。さらに、槽内菌床温度を均一に保つため、槽外部全体にマット型ヒーターを取り付け、微生物の活躍状態を最良に保つようにした。さらに、脱臭装置には活性炭と触媒型臭気分解チップ（スメルキラー、大和紡績製）を充填しているので、圧力損失を考慮して強力なブロアーを標準装備した。処理槽内部、主軸、撹拌羽根等の腐食が懸念される部分はすべてステンレスSUS３０４を使用した。その概要は図１に示す通りであった。
【００１７】
生ごみ処理装置に菌床１２ｋｇを装備し、生ごみ（野菜、残飯、うどん、さつまいも、かに、魚、牛豚鳥肉など）を表１のように投入し続け、生ごみ処理装置の分解気化減容機内温度は３５−４０℃にして、撹拌速度は毎分３回転とした。
臭気が強くなった時点で、ヒドロキシアパタイト（ミヤオカンパニーリミテド社製）を１００ｇ投入した。
臭気をニオイセンサ（新コスモス電機製ＸＴ３２９III）で測定した。
ニオイセンサは、０〜２０００までの数値で、ニオイを表示することが出来る。
結果を表１にまとめた。
【００１８】
【表１】
2005305284.tif 000002
【００１９】
次に、本発明の上記記載の菌床と生ごみ気化減容機を用いて行った処理物の時間変化を図２に示す。この写真から明らかなように、処理を受けた生ごみは2時間後には全く原型を留めず、わずかに混入していた割り箸や発泡スチロールトレーはそのまま残っている。しかし、6時間後には、生ごみはほぼ完全に分解している上、割り箸やスチロールもわずかに残っている状態である。２４時間後には割り箸やスチロールも完全に見えなくなっているうえ、水分も投入前と同じレベルに戻り、菌床はさらっとしている。
表１に示すように、生ごみ処理装置内部では悪臭が発生しており、生ごみ処理装置の周辺部、とくに出口には消臭材を置いていていてもかなりの数値を示している。しかし、ヒドロキシアパタイトを投入すると、生ごみ分解菌の活動が活発になると考えられ、これにより、悪臭を抑えることが判る。
表１からわかる様にヒドロキシアパタイトは、驚異的にな速さで、悪臭を抑えることが判明している。おそらく、投入してから1週間を迎えて、ヒバチップにやっと生息しているＡＰ菌が、ヒドロキシアパタイトを投入することにより、活力を与えられ再び活発に活動するようになったものと推測することができる。生ごみ分解菌の活動以外に起因する可能性も否定できないが、ヒドロキシアパタイトを投入する技術的な意味は確立している。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は従来生ごみ分解機に用いられてきたおがくずを全く使用せず、ヒノキチップや多孔質セラミックに生ごみ分解菌を含浸させたものを菌床として用いることにより、分解菌を安定化させるとともに、菌の徐放性を実現した。また、鋭利な超硬質アルミクロンを菌床に混合することにより、数時間で生ごみをほぼ完全に破砕し、プラスチック容器や袋など、機械的な強度の強いゴミも破砕できると同時に、生ごみの表面積を拡張することに成功した。これにより、微生物による分解速度を飛躍的に高めることができた。さらに、ヒドロキシアパタイトを添加することにより、ＡＰ菌をより活性化し、生ごみ分解装置からでる臭気を、抑制することができ環境をより快適にでき、生ごみ分解装置の普及に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に用いた生ごみ分解装置の概略図
【図２−１】ヒドロキシアパタイトの存在下ＡＰ菌の繁殖状況  開始から7日目まで
【図２−２】ヒドロキシアパタイトの存在下ＡＰ菌の繁殖状況  １４から２１日目まで
【図２−３】ヒドロキシアパタイトの存在下ＡＰ菌の繁殖状況  ２８から３１日目まで
【符号の説明】
【００２２】
１  生ごみ分解装置
２  撹拌羽根  
３  生ごみ分解槽  
４  架台、支持装置
５  モーター  
６歯車
７  チェーン
８  脱臭装置  
９  吸気口  
１０  排気ブロアー  
１１  排気口  
１２  生ごみ投入口  
１３  分解処理済み物排出口
１４  マット型ヒーター
【図１】
2005305284.tif 000003
【図２−１】
2005305284.tif 000004
【図２−２】
2005305284.tif 000005
【図２−３】
2005305284.tif 000006