(57)【要約】【課題】  複数種の細菌を含む処理細菌群を用いると、塩化ビニルなどの塩素系有機物、合成樹脂、甲殻類などの従来の細菌処理では難分解性の物を含む有機廃棄物において、これらを同時に分解できる、分解処理方法、ＰＣＢ分解処理方法および分解処理装置を提供する。【解決手段】  本発明の分解処理方法は、処理物と、複数種の細菌からなる処理細菌群とを攪拌処理して、処理物を分解処理する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理物と、
複数種の細菌からなる処理細菌群と
を攪拌処理して、処理物を分解処理する、分解処理方法。
【請求項２】
前記処理細菌群は、多孔質セラミック球に担持されている請求項１に記載の、分解処理方法。
【請求項３】
前記処理物は、難分解性有機物を含む、請求項１または２に記載の分解処理方法。
【請求項４】
処理物の分解処理を３５℃〜５０℃で行う、請求項１または２に記載の分解処理方法。
【請求項５】
ポリ塩化ビフェニル（以下、「ＰＣＢ」という）を含む処理物を、乳化処理をする工程と、
前記乳化処理をした乳化物を水性化する工程と
を含む、ＰＣＢ分解処理方法。
【請求項６】
前記水性化された処理物を、さらに、ＰＣＢ分解処理菌群で分解処理する、請求項５に記載のＰＣＢ分解処理方法。
【請求項７】
分解処理槽と、
処理物の投入口と、
前記分解処理槽内で、処理物と処理細菌群とを混合する、攪拌手段と、
前記分解処理槽内を所定の温度に保つ、保温手段と、
処理物の排出口と、
排気口と、
前記排気口に接続された二酸化炭素吸着手段と
を備える、分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を利用した廃棄物の分解処理方法及び分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発酵残渣のような食品の製造過程で生ずる廃棄物、食品廃棄物、農業・畜産業における廃棄物などの動植物性残渣を含む下水汚泥などの有機性廃棄物は、通常焼却・埋め立てなどの方法で処分される、あるいは生ゴミ処理機と一般に呼ばれる種々の装置によって処理される。しかし、焼却や埋め立てなどの方法は、資源の有効利用が望まれる現状では望ましい方法ではない。特に、焼却の場合は、多大なエネルギーを必要とするので、この点でも問題がある。
【０００３】
一方、生ゴミ処理機と呼ばれる装置には、乾燥炉、炭化炉を用いて乾燥・炭化させる装置、微生物を用いて発酵させる装置などがある。乾燥炉、炭化炉を用いる場合には、処理時間は短いが、かなり高温の炉を利用するため、エネルギーを必要とする。一方、微生物を用いて発酵させる方法は、多大なエネルギーを必要としない。また、処理物を肥料として、再利用できるというメリットがある。このため、種々の微生物を用いて発酵させる方法が開発されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
特許文献１には、複数の微生物含む微生物組成物を生分解性多孔質材料に吸着させたものを用いて有機廃棄物を分解する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、生ゴミなどの有機性廃棄物を特殊な微粉末状の超硬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、硬質多孔質セラミックに担持した好気性微生物により分解する方法が開示されている。
【０００６】
しかし、実際の生ゴミなどの有機性廃棄物には、包装材料などのプラスチックゴミが混入している。微生物を用いて有機性廃棄物を分解する際には、分解処理の前か後に、これらのプラスチックゴミを分別回収する必要がある。プラスチックゴミの分別回収には、多大なコストがかかる。また、特許文献２に記載の方法では、プラスチックゴミなどは、分解しているのではなく、粉砕しているにすぎない。
【０００７】
特許文献３には、有機性廃棄物を複数の微生物を用いて、分解処理をする方法が開示されている。この文献中には、有機性廃棄物の分解と同時に塩化ビニル以外の樹脂が分解されることが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−９８４８号公報
【特許文献２】特開２００５−３０５２８４号公報
【特許文献３】特開２００６−１７４７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３には、有機性廃棄物の分解と同時に塩化ビニル以外の樹脂が分解できるとは記載されている。しかし、実施例において、実際にプラスチックを分解することを例示してはいない。すなわち、特許文献３に記載の方法では、有機性廃棄物の分解と同時に塩化ビニル以外の樹脂が分解されるかどうかは明らかではない。
【０００９】
また、上記文献のいずれにも、微生物を用いてＰＣＢを分解することについては示唆さえもされていない。
【００１０】
すなわち、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的は、有機性廃棄物の分解と同時に有機性廃棄物に含まれる合成樹脂などを分解できる、分解処理方法および分解処理装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明は、高温でなければ分解できないＰＣＢを、微生物を用いて低温で分解するＰＣＢ分解処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、複数種の細菌を含む処理細菌群を用いると、塩化ビニルなどの塩素系有機物、合成樹脂、甲殻類などの従来の細菌処理では難分解性の物を含む有機廃棄物において、これらを同時に分解できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は以下のとおりである。
【００１３】
本発明の分解処理方法は、処理物と、複数種の細菌からなる処理細菌群とを攪拌処理して、処理物を分解処理する。前記処理細菌群は、多孔質セラミック球に担持されているとよい。
【００１４】
前記処理物は、難分解性有機物を含んでいてもよい。
【００１５】
本発明の分解処理方法では、微生物で分解しやすい生ゴミなどの有機廃棄物中に、合成樹脂や紙類などの包装材料や甲殻類などの従来の微生物分解法では分解できないものが含まれていても、同時に分解できる。この結果、分別作業を必要とせずに一括して処理できるので、低コストで分解処理をすることができる。
【００１６】
また、本発明の分解処理方法では、分解物は、液体と気体とである。この結果、分解物をさらに最終処理をする必要がなく、低コストで分解処理をすることができる。
【００１７】
本発明の分解処理方法においては、被処理物の分解処理を３５℃〜４０℃で行う。この結果、多大なエネルギーを用いることなく、被処理物の分解処理が行える。
【００１８】
本発明のＰＣＢ分解処理方法は、ポリ塩化ビフェニル（以下、「ＰＣＢ」という）を含む処理物を、乳化処理をする工程と、前記乳化処理をした乳化物を水性化する工程と
を含む。この方法により、ＰＣＢを分解できる。
【００１９】
また、前記ＰＣＢ分解処理をした処理物を、さらに、ＰＣＢ分解処理菌群で分解処理をするとよい。これにより、ＰＣＢをさらに完全に分解できる。
【００２０】
本発明の分解処理装置は、分解処理槽と、処理物の投入口と、前記分解処理槽内で、処理物と処理細菌群とを混合する、攪拌手段と、前記分解処理槽内を所定の温度に保つ、保温手段と、処理物の排出口と、排気口と、前記排気口に接続された二酸化炭素吸着手段と
を備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の分解処理方法では、複数種の細菌を含む処理細菌群を用いる。したがって、本発明の分解処理方法および分解処理装置を用いると、微生物で分解しやすい生ゴミなどの有機廃棄物中に、合成樹脂や紙類などの包装材料や甲殻類などの従来の微生物分解法では分解できないものが含まれていても、一緒に分解処理をすることができる。
【００２２】
また、分解物は、液体と気体とであるので、分解物をさらに最終処理をする必要がない。この結果、低コストで分解処理をすることができる。
【００２３】
さらに、分解処理は、３５℃〜５０℃で行う。このため、高度な加熱処理を必要とせず、低コストで分解処理をすることができる。
【００２４】
また、本発明のＰＣＢ分解処理方法を用いれば、微生物を用いて、低温でＰＣＢを分解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［分解処理方法］
本発明で用いる処理細菌群は、バチルス菌を主体に８種類の細菌からなる。これらの細菌を組み合わせて使用すると、菌の相互作用により、微生物で分解しやすい生ゴミなどの有機廃棄物と、合成樹脂や紙類などのセルロース含有物を含む包装材料や甲殻類、貝殻類などの従来の微生物分解法では分解できないものとを、同時に分解できる。分解物は気体と液体である。したがって、残渣をさらに処理する必要がない。
【００２６】
特に、本発明においては、塩化ビニルなどの塩素系有機物をも有効に分解できる。このため、塩素系有機物を含む被処理物であっても、分別処理などの前処理を必要としない。また、塩素系有機物を焼却処理する際に問題となるダイオキシンの発生も生じない。
【００２７】
上記処理細菌群は、各処理菌の属または主に一般的に使用される培地および培養条件で各処理菌を増殖させ、それらを培地ごと、あるいは遠心等により集菌して用いる。また、必要に応じて集菌した菌を混合して用いる。
【００２８】
また、増殖させた処理菌をそれぞれ遠心等により集菌し、生理的食塩水あるいは適切な緩衝液に懸濁した後、多孔質セラミック球などに吸着させて用いるとよい。本発明の処理細菌群は、このような多孔質セラミック球に吸着された状態であってもよい。使用する多孔質セラミック球の球径は、特に限定されるものではなく、使用目的に応じて適宜選択できる。例えば、生ゴミを分解処理する際に用いる場合の多孔質セラミック球の球径（直径）は、約３ｍｍ程度である。また、本発明の処理細菌群は、処理細菌群を構成する各処理細菌を別個に吸着させた多孔質セラミック球に吸着させたものでもよく、処理細菌群を構成する２以上の処理細菌を１の多孔質セラミック球に吸着させたものであってもよい。
【００２９】
多孔質セラミック球は、公知のものを使用してもよい。例えば、特開平１０−１８２２６４号公報に記載されているような中空部が空洞になっている構造の多孔質セラミック球を用いてもよい。
【００３０】
本発明において、使用する処理細菌の菌体数とその質量との関係を公知の方法によりあらかじめ測定しておいてもよい。被処理物に対する使用する処理細菌の菌体数は、被処理物の種類により適宜調整すればよい。具体的には、被処理物の分解試験を行い、最適条件をあらかじめ決定しておけばよい。また、被処理物の種類により、使用する処理細菌の組成、使用量を変えることもできる。このようにして決定される最適条件は、分解処理開始時の条件である。通常、処理細菌群が所定菌体数含まれた液を、処理物の４倍量（質量比）加える。処理条件、被処理物の種類などにより、処理開始後時間の経過とともに、変化する。
【００３１】
本発明の分解処理条件の対象は、有機性廃棄物である。有機性廃棄物とは、主として有機化合物を含む廃棄物をいう。有機性廃棄物には、野菜くずなどを含むいわゆる生ゴミ、農業・畜産業あるいは食品加工製造業における糞尿、野菜くず、魚のあらなどの動物性残渣を含む生物系廃棄物が含まれる。すなわち、生物系廃棄物とは、動植物、微生物などの生物自体、生物の一部、その排泄物、または生物に由来する分解物を主として含む有機廃棄物をいう。また、これらの有機性廃棄物中には、従来の微生物分解法では分解できないものが含まれていてもよい。本発明は、従来の微生物分解法では分解できないものが含まれている有機性廃棄物を分解処理できることを最大の特徴とする。
【００３２】
従来の微生物分解法では分解できないものとは、人工的に合成された有機化合物や、甲殻類や木材などの天然高分子などをいう。人工的に合成された有機化合物には、有機塩化物、合成高分子などが含まれる。すなわち、本発明の分解処理方法を用いると、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、塩化ビニルなどの合成樹脂が含まれる有機性廃棄物であっても、分解処理できる。この結果、いわゆる生ゴミから、包装容器や包装材料を分別しなくても、共に分解処理できる。また、貝殻などの難分解性無機物を含んでいてもよい。
【００３３】
本発明の分解処理は、上記処理細菌群と被処理物とを混合して、攪拌しながら、一定温度で維持することにより行う。被処理物は、分解処理の前に、粉砕処理を行ってもよく、行わなくてもよい。粉砕処理を行うのが好ましい。分解処理の前に粉砕処理を行えば、処理時間を短くすることができる。
【００３４】
また、本発明の方法では、被処理物の有機廃棄物のみでは、細菌の増殖に必要な栄養素が不足する場合がある。このため、必要に応じて種々の副資材を添加してもよい。
【００３５】
本発明の分解処理は、上記処理細菌群と被処理物とを、加温容器内で、平均２５℃〜５５℃、好ましくは３５℃〜５０℃に加温して行う。
【００３６】
本発明の分解処理は、上記処理細菌群と被処理物とを、上記温度に維持して、攪拌しながら行う。攪拌は、連続攪拌してもよく、静置と攪拌とを一定期間ごとに繰り返してもよい。攪拌速度、攪拌時間、静置時間は、処理物の種類や量によって任意に選択することができる。
【００３７】
本発明の分解処理は、バッチ式であってもよいが、連続処理をするのが好ましい。本発明の分解処理により得られる分解処理物は、液体と気体である。液体と気体とを順次除去しながら、新たな被処理物を加えることで、効率的に分解処理が行える。被処理物中に容易に分解できないものが含まれていても、処理容器内で長時間分解処理をすることができるので、より完全な分解処理が可能となる。
【００３８】
上記したように本発明の分解処理により得られる分解処理物は、液体と気体である。また、ダイオキシンなどの有害成分を含まないので、そのまま廃棄することができる。
【００３９】
［分解処理装置］
図１は、本発明の分解処理装置の一例の概略を示す図である。図１に示すように、本発明の分解処理装置は、分解処理槽１と、処理物の投入口２と、前記分解処理槽１内で処理物と処理細菌群とを混合する攪拌手段３と、前記分解処理槽内を所定の温度に保つ保温手段４と、処理物の排出口５と、排気口６と、前記排気口に接続された二酸化炭素吸着手段７とを備えるものであればよい。
【００４０】
分解処理槽１に、投入口２から処理細菌群を担持させた多孔質セラミックと処理物とを投入する。処理物は、処理の程度により随時投入すればよい。また、分解処理槽１内を一定の湿度を保つため、必要に応じて水を入れてもよい。
【００４１】
また、投入口５の前段に、処理物を破砕する手段を設けてもよい。破砕手段を設けると、分解処理槽１内での処理操作が容易となる。また、分解処理槽１内での攪拌操作を比較的小さな力で行うことができるので、エネルギーを節約できる。
【００４２】
攪拌手段３は、分解処理槽１内に設けられた回転軸１１と、回転軸の周面から外部に突出した回転翼１２と、回転軸を回転駆動するための駆動源１３（モータなど）とを備える。図１の例では、回転翼１２は、回転軸１１から図内垂直方向に伸び、その先端が回転軸に図内平行に屈折した構造をしている。この例は一例であり、望まれる攪拌の態様に応じて、形状等を適宜変更してもよい。また、図１の例では、回転軸１１は、図内水平に設けられているが、これも一例であり、傾斜して設けてもよい。
【００４３】
分解処理槽１には、通気手段を設けてもよい。通気手段は、分解処理槽１を構成する側面の上部に通気口を有する断熱板（断熱性の良好な材質の板材）用い、側壁の上部位置にブロアを設けることで構成する。これにより、分解処理槽１内へ新鮮な空気を送り込むことができる。
【００４４】
保温手段４は、分解処理槽１内の適当な位置に設けられた温度センサ２１と、分解処理槽１内の上部の適当な位置に設けられたヒータ２２と、温度センサ２１の検出温度に応じて、ヒータ２２による加温制御を行う温度制御装置２３とからなる。温度制御装置２３は、分解処理槽１内の全域が所定の温度になるようにヒータ２２による加熱を制御する。
【００４５】
排出口５は、分解処理槽１の側面下部に設けられている。排出口５は、分解処理槽１内の下部に設けられた板３１上で処理物を分解処理する際に生ずる水分を排出する。なお、図１の例では、板３１は図内水平に設けられているが、適宜傾斜させて設けてもよい。
【００４６】
排気口６は、分解処理槽１を構成する側面の上部に設ける。排気口６は、処理物の分解によって生じた気体を排気する。排気口６は、二酸化炭素吸着手段７に接続されている。二酸化炭素吸着手段７を用いて、処理物の分解によって生じた気体に含まれる二酸化炭素を吸着する。二酸化炭素の吸着は、公知の方法、例えば塩化カルシウムによる吸着などによって行う。
【００４７】
本発明では、分解処理装置の規模を任意に選択することができる。より小型の装置を用いると、例えばスーパーマーケットなどから排出される４００ｋｇ／日程度、あるいは一般家庭や小規模店舗から排出される５０〜１００ｋｇ／日程度の有機廃棄物を容易に処理することができる。
【００４８】
（ＰＣＢ分解処理）
ＰＣＢの分解処理は、以下のようにして行う。まず、ＰＣＢを含有する土壌、焼却灰、廃棄物、オイルスラッジ、トランスオイルやコンデンサーオイルなどの廃棄オイルなどのＰＣＢ含有処理物を固液分離する。固液分離は公知の方法により行う。ＰＣＢ含有処理物の液体成分に含まれるＰＣＢ濃度を測定する。
【００４９】
次に、ＰＣＢ濃度に対応した親油性の物質で表面をコートした酸化カルシウムと水酸化ナトリウム水溶液とを含む液中に、ＰＣＢ含有処理物の液体成分を加える。この操作により、親油性の物質を介して油分が酸化カルシウム内に取り込まれる。次に、空気を入れながら振とう処理をする。これにより、ＰＣＢ含有処理物の液体成分中の油分が乳化される。また、攪拌処理により、酸化カルシウムの親油性の表面をコートした物質の一部がはがれる。これにより、酸化カルシウムが表面に露出する。この酸化カルシウムと液体成分中の水とが反応して水酸化カルシウムが作られる。この反応により、液体成分中に含まれる水分の一部が消費される。また、酸化カルシウムとの反応によって生ずる反応熱により水分の蒸発を促進することができる。
【００５０】
次に、上記乳化処理をしたＰＣＢ含有処理物の液体成分中の油分に、塩化ナトリウムと塩化アルミニウムとを加え、空気を入れながら攪拌処理をする。この処理により、油分を分解し、水性化するとともに、ＰＣＢの一部が分解されて、ＰＣＢ中の有機塩素が無機塩素になる。この水性化物に、米ぬかなどの水分調整剤を加えて、一定の水分を含有する。水分含有物を得る。
【００５１】
上記得られた水分含有物を、さらに、ＰＣＢ分解処理菌群で分解処理することとしてもよい。この処理により、ＰＣＢは、水と二酸化炭素に完全に分解される。ＰＣＢ分解処理菌群は、２種類のＰＣＢ分解処理菌からなる菌群である。
【実施例】
【００５２】
以下本発明を実施例を用いて説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
（実施例１）
（生ゴミの分解）
包装容器を含む食品生ゴミ５０ｋｇを、粉砕処理せずに、図１に示す分解処理装置の分解処理槽内に入れた。処理細菌群が所定菌体数含まれた液を、処理物の４倍量（質量比）加えた。分解処理槽内を３５〜３８℃に保ちながら、攪拌手段で攪拌しながら分解処理を行った。分解処理時間と、分解処理の経過を図２に示す。図２は、分解処理時間（時間）に対応する反応器内の生ごみ量（ｋｇ）を測定した結果を示す図である。
【００５３】
図１から、分解処理を２時間した後から、生ゴミの分解が始まり、１２時間経過するとほぼ全ての生ゴミが分解されたことがわかる。
【００５４】
（実施例１）
（ＰＣＢの分解）
ＰＣＢを２５ｐｐｍ含む油２００ｍｌ（８０ｇ）を、親油性の物質で表面をコートした酸化カルシウム３ｋｇと水酸化ナトリウム水溶液３００ｍｌと反応容器内で混合した。次に、この混合物を空気を吹き込みながら３０分間振とうした。この操作により、乳化物を得た。
【００５５】
次に、この乳化液に、塩化ナトリウム２００ｇと塩化アルミニウム２００ｇとを加え、空気を入れながら攪拌処理をする。この処理により、油分を分解し、水性化した。
【００５６】
（無機塩素濃度）
上記水性化した処理液中の無機塩素濃度は以下のようにして測定した。水性化した処理液５０ｍｌに硝酸（１：１０）を加え、処理液を中和した。この中和液をｎ−ヘキサン５０ｍｌを用いて２回洗浄した。水層を回収し、１０倍に希釈し、全量を５００ｍｌになるように定容した。この液５０ｍｌを分取し、硫酸アンモニウム鉄（ＩＩＩ）溶液と、チオシアン酸水銀（ＩＩ）エタノール溶液を加え、振とうした後、２０℃で１０分間放置した。この液を、波長４６０ｎｍにおける吸光度を測定した。この結果、上記水性化した処理液中には、１４ｍｇ／Ｌの無機塩素が含まれていることがわかった。
【００５７】
（ダイオキシン類、その他の有機塩化物、有機物）
上記水性化した処理液をガラス繊維を用いて濾過したものに、トルエンを加え、１６時間以上ソックスレー抽出を行った。トルエン層に、内部標準物質としてダイオキシンの１３Ｃ−２，３，７，８−テトラ・クロロ・ジ・ベンゾ・パラ・ジ・オキシン（２，３，７，８−Ｔ４ＣＤＤ）２ｎｇ、１３Ｃ−２，３，７，８−テトラ・クロロ・ジ・ベンゾ・フラン（２，３，７，８−Ｔ４ＣＤＦ）２ｎｇ、１３Ｃ−オクタクロロジベンゾジオキシン（Ｏ８−ＣＤＤ）４ｎｇ、１３Ｃ−オクタクロロジベンゾジフラン（Ｏ８−ＣＤＦ）４ｎｇを添加した。
【００５８】
トルエン層からヘキサンをできるだけ留去する。残留物をｎ−ヘキサン５０〜１５０ｍｌで分液ロートに洗いこむ。液が着色している場合は、濃硫酸を加えて脱色する。この液を水洗し、脱水する。この液を、窒素の存在下で１００μｌに濃縮する。濃縮物にｎ−ヘキサン２ｍｌを加える。この液をシリカゲルカラムにかける。シリカゲルカラムからｎ−ヘキサン１５０ｍｌを用いて、溶出し、溶出物を得た。溶出物をエバポレータで約５ｍｌまで濃縮する。濃縮物を窒素の存在下で約１ｍｌに濃縮する。この濃縮物をアルミナカラムに通す。アルミナカラムを２％ジクロロメタン含有ｎ−ヘキサン１００ｍｌで洗浄し、ｎ−ヘキサン・ジクロロメタン混合液（１：１（体積比））１５０ｍｌで溶出した。溶出物をエバポレータで約５ｍｌまで濃縮する。濃縮物を窒素の存在下で２００μｌに濃縮する。この濃縮物をｎ−ノナン０．５ｍｌで溶媒転換したものを試料とした。最終溶液約１００μｌをガスクロマト質量分析計（島津製作所、ＧＣ−１４Ｂ）を用いて、ダイオキシン類、その他の有機塩化物、有機物の定性・定量分析を行った。
【００５９】
本実施例の処理物からは、ダイオキシン類は、検出されなかった。定量下限値は、２，３，７，８−ＴＣＤＤとして、０．２ｎｇ／Ｌであった。以上の結果から、本発明の方法を用いると、ＰＣＢが分解されていることがわかる。
【００６０】
有機塩化物としては、トリクロサン、ヘキサクロロフェンが検出された。これは、ＰＣＢなどの有害物ではない。また、原料由来物質である、コレスタノール、コレスタン、コレステロール化合物も検出された。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の分解処理装置の一例の概略を示す図である。
【図２】図２は、分解処理時間（時間）に対応する反応器内の生ごみ量（ｋｇ）を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    分解処理槽
２    投入口
３    攪拌手段３
４    保温手段
５    排出口
６    排気口
７    二酸化炭素吸着手段７
１１    回転軸
１２    回転翼
１３    駆動源
２１    温度センサ
２２    ヒータ
２３    温度制御装置
【図１】
2009119355.tif 000002
【図２】
2009119355.tif 000003