(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内の生ゴミを分解処理微生物に分解処理させる生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法であって、
酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を上昇させると共に、酸敗性の微生物が死滅する温度と時間、生ゴミを加熱するｐＨ調整加熱工程と、
ｐＨ調整加熱工程の後で、分解処理微生物が分解処理可能な温度まで生ゴミを冷却する冷却工程と、
冷却工程の後で、処理槽に分解処理微生物を投入すると共に、生ゴミを攪拌する投入攪拌工程とを備えることを特徴とする生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法。
【請求項２】
前記分解処理微生物は、微生物単体又は有機物の基材に担持された微生物よりなることを特徴とする請求項１に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法。
【請求項３】
前記ｐＨ調整加熱工程は、生ゴミのｐＨ値を中性又は弱アルカリ性側になるよう上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法。
【請求項４】
前記ｐＨ調整加熱工程は、酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を上昇させる前に、その生ゴミのｐＨ値を下降させていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法。
【請求項５】
前記ｐＨ調整加熱工程は、酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を上昇させた後で、その生ゴミのｐＨ値を下降させていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物を利用して生ゴミを分解処理する生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機物を分解処理する分解処理微生物に、家庭等より排出される生ゴミを分解処理させて取り出す生ゴミ処理装置がある。この生ゴミ処理装置は、分解処理微生物を担持した基材としての生ゴミ処理材及び生ゴミを収納する処理槽と、処理槽内の生ゴミ処理材及び生ゴミを攪拌混合する攪拌機構とを備えている。
【０００３】
この生ゴミ処理装置においては、処理槽に設けられた生ゴミ投入口を介して処理槽内に生ゴミが投入されると、生ゴミは、攪拌機構により生ゴミ処理材と攪拌混合されるとともに、分解処理微生物により発酵分解処理されて、処理槽から取り出される。なお、生ゴミ処理材は、バイオチップと称される木質細片又は粉体などで形成されている。このような生ゴミ処理装置として、特開平８−１７３９３８号公報に示すものがある。
【０００４】
分解処理微生物による生ゴミの発酵分解処理は、処理槽内に収納された生ゴミの温度、含有する酸素量、水分量等の要因に影響され、要因のどれか１つだけでも発酵分解処理の適正範囲から外れれば、発酵分解処理は停止してしまう。そのため、生ゴミ処理装置には、生ゴミを加熱する加熱手段としてのヒーターと、処理槽内に空気を送り込む送風手段としてのファンとが設けられており、ヒーターにより加えられた熱量と、ファンによる空気とが、処理槽内の生ゴミ全体に均一に分布するよう攪拌機構が生ゴミを攪拌することにより、処理槽内は分解処理微生物が生ゴミを分解するのに適した状態に維持されている。
【０００５】
しかし、処理槽に投入される生ゴミが分解処理微生物の分解処理しやすいものや量であった場合には、問題なく分解処理されるが、大量の生ゴミが投入された場合や、油などの分解処理に時間のかかるものが多く投入された場合には、処理槽内の状態が、分解処理微生物が生ゴミを発酵分解処理するのに適した状態から外れて、発酵分解処理が停止してしまうことがある。この場合、処理槽内では、生ゴミ及び生ゴミ処理材のｐH値が低下し酸性側に傾いており、生ゴミの発酵分解処理に適さない状態となっている。この状態を酸敗状態と呼んでいる。この酸敗状態においては、処理槽内に生ゴミが投入されても分解処理されず、腐敗状態のまま処理槽内に残留してしまうことがある。
【０００６】
これまで、生ゴミ処理装置がこのような酸敗状態に陥った場合、その状態から、分解処理微生物が生ゴミを発酵分解処理できる状態に確実に復帰させる復帰方法は提供されていなかった。そのため、生ゴミ処理装置が酸敗状態に陥った場合には、処理槽から酸敗状態の生ゴミ処理材を全て取り出し、代わりに新しい生ゴミ処理材を処理槽に入れ直す、いわゆる全量交換を行うことで対処していた。これは、生ゴミ処理材の一部を交換するだけであると、交換されていない酸敗状態の生ゴミ処理材が処理槽内で攪拌されて、その酸成分が処理槽内全体に拡散し、交換した新しい生ゴミ処理材も酸敗状態となってしまい、結局、生ゴミ処理装置が酸敗状態から復帰することができないことがあるためである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような対処法では、生ゴミ処理装置が酸敗状態になる度に、生ゴミ処理材を全量交換することになり、生ゴミ処理装置の運転コストが膨大になってしまうため、生ゴミ処理装置を酸敗状態から確実に復帰させることのできる復帰方法が切望されていた。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、生ゴミ処理装置を酸敗状態から効率的に復帰させる復帰方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法は、以下の構成を備える。すなわち、
請求項１の発明では、処理槽内の生ゴミを分解処理微生物に分解処理させる生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法であって、酸敗状態の生ゴミのｐH値を上昇させると共に、酸敗性の微生物が死滅する温度と時間、生ゴミを加熱するｐＨ調整加熱工程と、ｐＨ調整加熱工程の後で、分解処理微生物が分解処理可能な温度まで生ゴミを冷却する冷却工程と、冷却工程の後で、処理槽に分解処理微生物を投入すると共に、生ゴミを攪拌する投入攪拌工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記分解処理微生物は、微生物単体又は有機物の基材に担持された微生物よりなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１又は請求項２の発明において、前記ｐＨ調整加熱工程は、生ゴミのｐＨ値を中性又は弱アルカリ性側になるよう上昇させることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記ｐＨ調整加熱工程は、酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を上昇させる前に、その生ゴミのｐＨ値を下降させていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、前記ｐＨ調整加熱工程は、酸敗状態の生ゴミのｐＨ値を上昇させた後で、その生ゴミのｐＨ値を下降させていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。本発明に係わる生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法の一実施の形態を、図１〜図４を参照して以下に説明する。本実施の形態における生ゴミ処理装置は汎用の構成のものを用いており、その構成は、生ゴミを発酵分解処理する分解処理微生物を担持した基材としての生ゴミ処理材と生ゴミとを収納する処理槽、並びに処理槽内に設けられて生ゴミと生ゴミ処理材とを攪拌混合する攪拌機構、並びに処理槽内の生ゴミと生ゴミ処理材とを加熱する加熱手段としてのヒーターを備えたものとしている。なお、分解処理微生物は、生ゴミ処理材に担持したものでなく、微生物単体でもよい。
【００１５】
このような汎用の生ゴミ処理装置において、生ゴミ処理材が予め収納された処理槽に生ゴミが投入されると、生ゴミはその種類に応じて、以下のそれぞれの化学反応式に従って発酵分解処理される。
【００１６】
炭水化物の分解に係る化学反応式：
【００１７】
【式１】
0003841002.tif 000002
【００１８】
タンパク質、脂質の分解に係る化学反応式：
【００１９】
【式２】
0003841002.tif 000003
【００２０】
正常に発酵分解処理が行われれば、式１と式２に示すように、生ゴミが発酵分解処理されるのに伴って、炭酸ガス、アンモニア、水分等が生成される。なお、式１におけるｍ及び式２におけるａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｐ，ｑ，ｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ正の整数値である。
【００２１】
しかし、生ゴミの発酵分解処理に必要となる酸素が、分解処理微生物に十分供給されない場合には、通常支配的な好気性の分解処理微生物による式１の反応の比率が低下すると共に、嫌気性の微生物による式３のような有機酸生成反応が増加して、有機酸が生成されることにより、生ゴミ処理材及び生ゴミのｐH値が低下する。
【００２２】
有機酸の生成に係る化学反応式：
【００２３】
【式３】
0003841002.tif 000004
【００２４】
通常の発酵分解処理過程では、その過程の途中において多少の有機酸が生成したとしても、式１に従って有機酸は炭酸ガスにまで酸化されるか、又は生ゴミ処理材に含まれるアルカリ成分により中和されるので、生ゴミ処理材及び生ゴミのｐH値を大きく低下させるまでには至らない。ところが、処理槽内に定格量以上の生ゴミが投入された場合や、生ゴミの発酵分解が活発なとき（炭酸ガスが多く発生しているとき）に生ゴミが投入された場合などには、式３のような有機酸生成反応が支配的となって生ゴミ処理材のｐH値が５〜４以下にまで低下してしまい、酸敗状態となり、生ゴミの発酵分解処理が停止してしまう。
【００２５】
そこで、酸敗状態となった生ゴミ処理装置を通常の発酵分解処理に復帰させるのであるが、ｐＨ値と微生物活性度との関係を表わす図２に示すように、生ゴミの発酵分解処理を担う、好気性の分解処理微生物が最適に生育するｐH値は、ともに中性付近にその範囲を持つことから、ｐＨ値が５〜４以下の酸敗状態において、分解処理微生物を処理槽内に投入したとしても、活発な生育効果は見込めない。そこで、まず処理槽内にアルカリを添加することにより、生ゴミ処理材及び生ゴミのｐH値をアルカリ性側に上昇させ、嫌気性の微生物群の活性を低下又は死滅させるようにすることが必要となる。
【００２６】
また、処理槽に添加するアルカリとしては、酸敗状態の生ゴミ処理材中に存在する有機酸を中和させ、かつ生ゴミ処理材及び生ゴミのｐH値をアルカリ性側にできるものであれば、どのようなものでもよく、例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウムなどが考えられる。
【００２７】
図３は、酢酸に対する、水酸化ナトリウム（強アルカリ）と炭酸ナトリウム（弱アルカリ）の中和滴定曲線を示している。この図３にも示されるように、強アルカリを用いた方が、弱アルカリを用いるより少量で酢酸を中和できるため、時間をかけずに中和することが可能となる。また、強アルカリであれば、多量の酢酸存在下でも高いｐH値を維持できるのに対し、弱アルカリでは、酢酸が少量であった場合でさえも、高いｐH値を維持することができず、すぐに低下してしまうように、同じアルカリでも中和能力に差があるのが分かる。また、添加するアルカリが固体状であると、生ゴミ処理材と生ゴミとに、混合されにくいため、中和するまでに多くの時間を必要としてしまう。そのため、時間的、アルカリの添加量的に、効率よく有機酸を中和するためには液体のアルカリを用いる方が望ましい。
【００２８】
さらに、酸敗状態に陥った生ゴミ処理材及び生ゴミの量・状態や、添加するアルカリの強弱により、ｐH値を上昇させるために必要なアルカリの添加量が変化する。そこで、生ゴミ処理材及び生ゴミにアルカリを添加する前に、必要となるおおよその添加量を把握しておくことが望ましい。その方法としては、一定量採取した酸敗状態の生ゴミ処理材及び生ゴミから有機酸を水抽出し、その抽出サンプルと添加しようとするアルカリとの中和滴定試験の結果から、生ゴミ処理材及び生ゴミのｐH値を上昇させるのに必要なアルカリのおおよその量を実験的に把握するものがある。またこの方法の他にも、液体クロマトグラフィーなどによる分析化学的手法を用いて有機酸の絶対量を定量化把握するものなどがある。
【００２９】
次に、アルカリ添加により、生ゴミ処理材及び生ゴミがアルカリ性となった場合には、生ごみ処理材及び生ゴミを中性にする必要がある。本実施の形態では、その手段として、硫酸、塩酸、酢酸、乳酸等の酸を、処理槽内に添加することにしている。しかし、要は、生ゴミ処理材及び生ゴミ中に存在するアルカリを中和して中性にできるものであれば、酸に限らずどのようなものを用いてもよい。また、アルカリ添加の場合と同じく、添加する酸が固体状であると、酸と生ゴミ処理材及び生ゴミとが均一に混合されるまでに、多くの時間を必要としてしまうため、液体の酸を用いる方が望ましい。さらに、アルカリ添加の場合と同様に、中和滴定試験や分析化学的手法等を用いることにより、実際に酸を添加する前に、中和に必要となる酸の添加量のおおよその値を前もって把握しておくことも望ましい。ただし、アルカリ添加により、生ゴミ処理材及び生ゴミが中性となった場合には、この酸添加行う工程を省くことができる。
【００３０】
そこで、以上の事項を踏まえた、生ゴミ処理装置を酸敗状態から正常な発酵分解状態に復帰させる復帰方法を以下に示す。
【００３１】
まず、生ゴミ処理材及び生ゴミのｐH値を上昇させるアルカリ添加工程Ｓｔ１として、酸敗状態となった生ゴミ処理材及び生ゴミを中性又はアルカリ性側にするために、処理槽に水酸化ナトリウムを必要な量だけ添加するとともに、一定時間攪拌することにより、水酸化ナトリウムと、生ゴミ処理材及び生ゴミとを均一に混合させ、生ゴミ処理材及び生ゴミ全体で中和反応が起こるようにして、嫌気性の微生物群を活性低下又は死滅させる。このとき、アルカリを添加することにより上昇させるｐH値の目標値としては、少なくとも７以上、望むらくは１２程度まで上昇させるのが有効である。
【００３２】
次に、酸を添加する酸添加工程Ｓｔ２として、生ゴミ処理材及び生ゴミに塩酸を添加するとともに、一定時間攪拌することにより、塩酸と生ゴミ処理材及び生ゴミとが均一に混合され、生ゴミ処理材及び生ゴミ全体で中和反応が起きる。これにより、嫌気性の微生物群の活性低下又は死滅がさらに促進されるとともに、この酸添加工程Ｓｔ２のあとに投入する分解処理微生物が生育するのに適切な６〜８程度のｐH値まで戻すようにしている。
【００３３】
次に、生ゴミを加熱する加熱工程Ｓｔ３として、ヒーター（図示せず）により、生ゴミ処理材及び生ゴミを７０℃の温度になるように加熱して、その温度で１時間程度維持する。これにより、嫌気性の微生物群の活性低下又は死滅がさらに促進される。なおこのとき、加温効率を上げるため、処理槽内に通気をすることなく攪拌及び加熱を行っている。
【００３４】
この加熱工程Ｓｔ３の後で、生ゴミを冷却する冷却工程Ｓｔ４として、温度と微生物活性度との関係を示す図４に示されているように、分解処理微生物が最適に生育する２５〜３５℃程度の温度になるまで、生ゴミ処理材及び生ゴミに通気を行いつつ攪拌して、冷却する。
【００３５】
次に、微生物を投入する微生物投入工程Ｓｔ５として、生ゴミの発酵分解処理が促進され得る程度の量の微生物製剤を処理槽に投入する。
【００３６】
この微生物投入工程Ｓｔ５の後で、生ゴミを攪拌する攪拌工程Ｓｔ６として、投入された微生物製剤由来の分解処理微生物と生ゴミとを攪拌することにより、微生物製剤由来の分解処理微生物が生ゴミと均一に混合される。投入された微生物製剤由来の分解処理微生物は、最適の生育環境のもと、他の微生物群がほとんどいない条件下で優先的に増殖すると共に、生ゴミを発酵分解処理し始める。一旦、生ゴミの発酵分解処理が開始されれば、環境由来の好気性の分解処理微生物群もやがて増殖し始めるとともに、微生物製剤由来の分解処理微生物が次第に減少していき、やがて雑多な環境由来の分解処理微生物による通常の生ゴミ発酵分解処理に復帰する。
【００３７】
以上が、本実施の形態における生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法であって、ｐＨ調整加熱工程を、アルカリ添加工程Ｓｔ１と酸添加工程Ｓｔ２と加熱工程Ｓｔ３とに分割した工程とし、投入攪拌工程を、微生物投入工程Ｓｔ５と攪拌工程Ｓｔ６と分割した工程としている。
【００３８】
以上のような復帰方法を実施することにより、図１に示すように、各工程での処理槽内の微生物数が変化する。図１においては、アルカリ添加工程Ｓｔ１により、生ゴミ処理材が酸性からアルカリ性まで急激に変化するため、嫌気性の微生物群が著しく減少している。酸添加工程Ｓｔ２では、アルカリ添加工程Ｓｔ１ほどｐＨ値の変動が大きくないので比較的ゆるやかではあるが、確実に微生物数が減少している。酸添加工程Ｓｔ２の後でも残存している微生物群は外部からの刺激に対して強い耐性を有するものであるので、次の加熱工程Ｓｔ３においてもさほど顕著な減少は認められないが、結果として、加熱工程Ｓｔ３終了後はほとんどの微生物が死滅し、また残存している場合であっても、その活性は極めて低い。次に、冷却工程Ｓｔ４により、分解処理微生物の生育に最適な環境を形成し、微生物投入工程Ｓｔ５により微生物製剤を投入することで、投入された微生物製剤の量に対応した分解処理微生物の数だけ、微生物数が増加すると共に、次第に環境由来の分解処理微生物も増殖し始め、次の攪拌工程Ｓｔ６により、生ゴミと分解処理微生物とが均一に混合されることにより、なお一層、環境由来の分解処理微生物が増殖する。
【００３９】
なお、処理槽に投入する微生物製剤は、市販されているものでもよいし、適当な実験設備があるところであれば、それを活用して自分で製造して用いてもよい。市販されている信頼性の高い微生物製剤であれば、微生物の種類や、その微生物量は明確であるが、自作する場合は、用いた微生物の性質や数を微生物分析して把握しておくことが望ましい。
【００４０】
また、本実施の形態では、酸敗状態の生ゴミ処理材及び生ゴミを、アルカリ添加工程Ｓｔ１によりアルカリ性にし、その後で酸添加工程Ｓｔ２により中性にしていたが、この２つの工程の順序を逆、すなわち、酸敗状態の生ゴミ処理材及び生ゴミに、まず酸添加工程Ｓｔ２を施し、その後でアルカリ添加工程Ｓｔ１を行ってもよい。この場合には、ｐH値の変動量は少ないものの、アルカリ及び酸の添加量を低減することが可能となる。またさらに、アルカリ添加工程Ｓｔ１により生ゴミのｐＨ値を中性にした場合には、酸添加工程Ｓｔ２を省くこともできる。
【００４１】
また、生ゴミを中性にする工程と加熱工程Ｓｔ３とを同時、すなわち、生ゴミを中性にするアルカリ添加工程と加熱工程とを同時、もしくは、生ゴミをアルカリ性にするアルカリ添加工程及びアルカリ性となった生ゴミを中性にする酸添加工程と、加熱工程とを同時に行うようにしてもよい。
【００４２】
また、攪拌工程Ｓｔ６は、微生物投入工程Ｓｔ５の後でなく、微生物投入工程Ｓｔ５と同時、すなわち、微生物製剤を投入しながら、生ゴミを攪拌して混合するようにしてもよい。
【００４３】
また、各工程終了後に、平板培養法又はＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ  ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ）測定法を行い、各工程終了後の微生物量を把握することにより、各工程が適正に達成されているかを確認することも望ましい。
【００４４】
また、本実施の形態では、分解処理微生物を担持する基材を木片等の生ゴミ処理材としたが、木片以外にも、コーヒー粕、油粕、土壌等を用いることができ、また、基材としては、粉状の粉体でもよく、その場合には、オガクズ、木粉、籾殻等を用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法は、処理槽内の生ゴミを分解処理微生物に分解処理させる生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法であって、酸敗状態の生ゴミのｐH値を上昇させると共に、酸敗性の微生物が死滅する温度と時間、生ゴミを加熱するｐＨ調整加熱工程と、ｐＨ調整加熱工程の後で、分解処理微生物が分解処理可能な温度まで生ゴミを冷却する冷却工程と、冷却工程の後で、処理槽に分解処理微生物を投入すると共に、生ゴミを攪拌する投入攪拌工程とを備えるので、生ゴミ処理装置を酸敗状態から効率的に復帰させることが可能となる。
【００４６】
本発明の請求項２に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、処理槽に投入する分解処理微生物の保存や管理が容易になるという効果を奏することができる。
【００４７】
本発明の請求項３に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明による効果に加えて、生ゴミのｐＨ値の変動量がより大きくなるので、処理層内の嫌気性の微生物をより確実に死滅又は活性低下させることができるという効果を奏する。
【００４８】
本発明の請求項４に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法によれば、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明による効果に加えて、処理層内の嫌気性の微生物をさらに確実に死滅又は活性低下させることができるという効果を奏する。
【００４９】
本発明の請求項５に記載の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法によれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明による効果に加えて、処理層内の嫌気性の微生物をより一層確実に死滅又は活性低下させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法に係る一実施の形態における酸敗状態からの復帰方法の各工程での微生物数の変化を示す図である
【図２】上記生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法における微生物活性度とｐＨ値との関係を示す図である
【図３】上記生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法における中和滴定曲線を示す図である
【図４】上記生ゴミ処理装置の酸敗状態からの復帰方法における微生物活性度と温度との関係を示す図である
【符号の説明】
Ｓｔ１    アルカリ添加工程
Ｓｔ２    酸添加工程
Ｓｔ３    加熱工程
Ｓｔ４    冷却工程
Ｓｔ５    微生物投入工程
Ｓｔ６    攪拌工程
【図１】
0003841002.tif 000005
【図２】
0003841002.tif 000006
【図３】
0003841002.tif 000007
【図４】
0003841002.tif 000008