JP2563013B2 - 微生物を用いて有機廃棄物を液化処理する方法。 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般家庭から排出さ
れる生ゴミなどの有機廃棄物を、各家庭において悪臭を
発生させることなく簡単に短時間で液化処理し、ゴミの
減量を図るとともに、液化したものを簡単に分離して取
り出し、液肥として利用できるようにした、有機廃棄物
から液肥をつくる製法とその製造装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】次に本願発明の関連技術を記載すると、
実開昭６３−１６６５０４号公報に示されるように、透
孔を側板に形成した内側容器と、液体取り出し蛇口を装
着した外側容器より構成した生ゴミ処理装置も提案され
ている。これは「発明が解決しようとする課題」で記す
ところの、家庭用処理装置としての要件〜のうち
とは満たしているが、乃至は満たしていない。す
なわち、透孔が内側容器の側板に形成されているので内
側容器と外側容器の水位は等しくなるとともに、装置が
密閉されておらず、且つ内側容器に対する強制的な通風
装置を有さないため、内側容器の液体に漬かっている部
分は嫌気状態となり、悪臭を発生してしまう。そして、
装置全体は密閉されていないためその悪臭が装置外にま
で伝わる。したがって、嫌気状態となるのを防ぐために
は、液体取り出し蛇口より終始液体を排出し、内側容器
が液体に漬からないようにし嫌気状態を防ぐ必要があ
る。一方、液体を溜まらないように終始排出してしまっ
たのでは、せっかく液状化したものを肥料として使用す
るには使いたい時に溜まっていなかったりして不便であ
るとともに、液体中の微生物や微生物の産生した酵素が
生ゴミ処理に十分に活用されないうちに捨てられること
になり、結局生ゴミ処理に長時間要することになってし
まう。このことは、微生物が産生している水溶液に、破
砕した有機廃棄物を投入し、水没させるという、液肥製
造法と異なる結果をもたらす。さらに、特開平２−２２
９５８９号公報では、微生物ベースの生ゴミ処理液と処
理方法で、生ゴミが腐食する過程で派生する悪臭成分を
解消する方法を考案している。因に、前記の発明者は、
悪臭成分が発生する原因を、埋め込み式生ゴミ処理容器
（特開昭６２−１５３００１号など）内において、腐食
による汚水が発生し、それが容器の底に溜まり、強い臭
気を発生するためであるとの見解を明らかにしている。
そもそも、腐食による汚水とは、生ゴミの成分が腐食分
解した際、自然発生した水分に低分子化した生ゴミ成分
が溶け出したもので、いわゆる液肥である。この液肥
が、嫌気状態において生成熟成されるとき、アンモニア
や硫化水素など、悪臭成分が派生するのである。もし仮
に、好気状態で液肥が生成熟成される場合には、アンモ
ニアと硫化水素は、化学反応して無臭の硫酸アンモニウ
ム（硫安）となるため、好気分解では、基本的に悪臭が
発生しない。そこで、上記の発明者は、嫌気分解を回避
する容器と合わせて、悪臭物質そのものを分解する微生
物ベースの処理液を考案した。しかし、前記の処理過程
は、堆肥が生成される過程で派生する液肥と、その液肥
を微生物ベースの処理液で分解するという、二段階の処
理過程からなっており、微生物を用いて液肥を強制的に
生成熟成したとは言い難い処理過程であり、「発明が解
決しようとする課題」で記すところの、ＡからＦの工程
を一段階で処理せんとする、微生物を用いて有機廃棄物
から液肥をつくる方法とは、明らかに異なるものであ
る。さらにまた、特開昭５７−８２１９４号公報では、
生ゴミを微生物処理して液肥とする、堆肥製造装置に関
する考案がなされている。つまり、生ゴミ等の有機質廃
棄物を微生物で発酵させて堆肥とする、堆肥製造装置か
ら流出する汚水を収集し（一次工程）、収集した汚水か
ら固形物を分離し（二次工程）、分離された汚水を通気
しながら貯留発酵させ、汚水から液体肥料をつくり（三
次工程）、この液体肥料を堆肥の含水量調整に再利用す
る（四次工程）という、四段階の工程からなる、液肥製
造方法である。この液肥製造の方法と装置は、工程が簡
単ではなく、しかも、液体肥料の用途が、堆肥熟成の含
水調整への再利用に限られている点は、液肥製法の技術
的手段のひとつ、微生物及び酵素が産生する培地の保全
という（Ｂ）の要件を満たしえないことを意味してお
り、一段階の処理工程、微生物由来の酵素再利用を基本
とする、有機物から液肥をつくる方法とその製造装置に
比べて、処理速度の高度化と省スペースの点で明らかに
異なる。すなわち、一般家庭において有機物を液化処理
するためには上記乃至の要件が不可欠であり、合わ
せて、Ａ）乃至Ｆ）の技術的手段を一段階の工程で処理
できる簡便さが必要である。従来の生ゴミ処理装置等に
おいては、生ゴミを液中に含まれる好気性菌を再利用し
て処理するという考えはなく、また従来は嫌気状態とな
るのを防ぐために生ゴミは直接外気と接触させるように
していたのである。生ゴミや有機廃棄物を堆肥化するこ
ととは違う思想が必要となる。従来の生ゴミ処理装置を
応用できるものではないことが分かる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般家庭から排出され
る生ゴミや、食堂、食品関係で発生する厨芥類、あるい
は、畜産業における動物の排泄物などは、そのまま何ら
利用されずに捨てられているのが現状である。これらの
有機廃棄物の発生量は年々増加しており、そのため廃棄
物処理工場の負担が増加し、特に都市部においてはゴミ
処理工場の新設は殆ど不可能であるため大きな社会問題
となっている。一方、資源の再利用という面から見る
と、これら有機廃棄物をリサイクルせずに捨ててしまう
のは、限られた資源を無駄使いしていることになる。そ
こで、一般家庭から出される生ゴミを各家庭において堆
肥化できるようなゴミ処理容器が開発されているが、こ
れらは堆肥となるのに時間を要し相当大きなものを用意
しないと家庭から出される生ゴミの処理が間に合わな
い。また、悪臭や虫が発生するため、都市部の住宅街、
特に屋内では使用できないのが現状である。このような
処理を行なうには、一般家庭のポリバケツ等を利用して
行なうこともできるが、単なるバケツでは液化処理後、
残留固形物と液化部分との分離が困難であるために、液
化部分を液肥として、利用するのに丁度よい熟成（無機
化）状態においての分取が困難である。また、液化速度
を速めるためには、生ゴミを粉砕し、攪拌し、エアレー
ションし、またある程度（微生物がよく成育し、微生物
の産生する酵素が働き易い）の温度に保温することなど
が、効果的である。すなわち、有機廃棄物から液肥を製
造する方法としては、以下のことくである。 Ａ）有機廃棄物を細かく破砕する、 Ｂ）微生物や微生物由来の酵素が産生している水溶液
に、破砕した有機廃棄物を投入し、水没させる、 Ｃ）破砕された有機廃棄物が混じった、固液混合液をよ
く撹拌する、 Ｄ）固液混合液に充分な通気を行なう、 Ｅ）固液混合液を至適温度に保温する、 Ｆ）可溶化した液化部分を濾過する、 Ｇ）ＡからＦに記載した技術的手段を一段階の工程で処
理する。 また、有機廃棄物物から液肥をつくる一般家庭用の製造
装置としては、 残留固形物と液化部分との分離が容易に可能なこと、 熟成した液化部分を、液肥として使用する際に、簡単
に取り出せる機能を有すること、 装置全体が基本的に密閉されており臭いが外に漏れな
いこと、 装置全体が嫌気状態とならず悪臭の発生が防げるこ
と、 外器に拡散した液が、内器内に逆浸透することがで
き、液中の微生物や酵素が有効に活用されること、 基本的には生ゴミや水分の注水以外の作業が不要なこ
と。すなわち、反復して継続使用ができること、が必要
である。これらの要件を具備することにより、生ゴミを
短時間で液化処理することができ、しかも悪臭の発生を
防ぐことにより一般家庭において使用可能となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、微生物を用いて
有機廃棄物から液肥をつくる製造装置は、有底状の外器
（熟成槽）内に、底部に所望形状の透孔が形成してある
内器（液化槽）を、内器の底が外器の底と距離を保つよ
うにして収納し、外器の側面の前記透孔より高い位置に
液化物取り出しバルブを配設し、内器用の蓋体及び外器
用の蓋体が、内器及び外器をそれぞれ密閉できるように
するとともに、ひいては、液化槽と熟成槽を濾過材を介
して上下左右に隣接して設け、可溶液化物が透孔や濾過
材を介して固液分離（濾過）され、同時に、透孔や濾過
材を介して、産生された微生物及び酵素が自由に移動し
加水分解や消化発酵に再利用されるような機能を有し、
さらには、破砕・攪拌・保温・冷却・通気・濾過・拡散
・浸透の機能が十全になされる、次のような技術的手段
を配設する。上記製造装置内に、高速度の液化へと導く
技術的手段として、破砕器を配設して有機廃棄物を細か
く破砕し、また攪拌器を配設して加水分解によって軟化
した固体の表面を、溶液の流動力で洗い取って装置内に
拡散させ、また、空気と溶液をよく混合させ、溶液の溶
存酸素量を増加せるようにする。なお、破砕器と攪拌器
を構造的に独立させて配設するケース、破砕と攪拌を兼
ねたツールを配設するケース、エアレーションシステム
に攪拌の機能を代用させるケース、破砕器か攪拌器だけ
を搭載するケースなど、実施のケースは様々考えられ
る。また、微生物として好気性菌種を用いる場合、微生
物の能力が、より発揮できるように、製造装置の内器ま
たは外器内に、通風できるような機能を配設し、装置内
において、通気システムを作り出す。通気の目的は、装
置内の溶液の溶存酸素量を増すことにあるが、様々なる
通気技術の手段が可能である。具体的には、内器内の溶
液下部から上部へと空気を通気させる曝気システム、内
器内の溶液を攪拌して装置内外の空気と混合させる攪拌
システム、装置内の溶液を落下させる過程で、空気と接
触させ、通気させる接触通気システム、といった複数の
技術的手段があり、これらの複合技術も可能であるが、
それらのいずれも、通気の技術的手段に含む。細菌は、
分裂によって増大する誘導期から、生理的活性を強める
増殖期、さらに増殖を停止する定常期に移り、代謝生産
物の蓄積で死滅する。細菌分裂に最適の温度は、中温菌
の場合、２５〜３５℃であり、その温度条件下おいて、
約３０分に一度の割合で分裂を継続し、２４時間で２の
４８乗倍に増殖する。微生物として中温性の細菌を用い
る場合、前記の温度条件を設定するため、装置内に温度
調節器と加熱器を配設し、保温（加熱・冷却）を行な
う。温度調節には、ふたつの方向がある。ひとつは、溶
液を直接・間接の加熱で温度を上げることであり、ま
た、溶液を落下させ空気との接触によって温度を下げる
方向である。これらの働きで、溶液を摂氏２５〜３５度
の温度管理下に置くことができ、つねに、生理的活性の
高い微生物状態を保全できるばかりか、新たに増殖した
細菌をもって、死滅した細菌を補填することができる。
いわば、微生物培地のリサイクリングが可能となる。上
記の製造装置に、生ゴミ等の食品副産物や、畜産排泄物
を入れ、必要に応じて微生物（主として好気性、又は通
性好気性菌）や微生物由来の酵素を添加するとともに適
当量の水を加えエアレーションを行なうと、有機廃棄物
は速やかに液化を開始し、時間の経過につれて、有機廃
棄物は大部分が液化するとともに、外器へ移行し熟成さ
れて、地球上の生態系に最も利用され易い形態の液肥に
変わる。更に、必要に応じて攪拌、加温を行なうと、液
化速度が増し、液化効率を促進させることができる。

【０００５】

【作用】内器（液化槽）及び外器（熟成槽）に、微生物
や酵素が産生する水溶液を注ぎ入れる。溶液は、底部透
孔から外器に移動し、内器と外器の液位を等しくする。
内器内の有機廃棄物は、微生物の産生する酵素の触媒作
用で加水分解し、低分子の有機可溶物となり、微生物の
栄養として消化される。栄養に恵まれた微生物は、微生
物由来の酵素を産生し、益々、加水分解を促進する。加
水分解した有機溶質は、徴生物の産生する水溶液に溶け
出し、さらに拡散の原理で、内器の溶媒から、外器の溶
媒へと透孔や濾過材を介して拡散し、外器内で熟成し、
アンモニア態及び硝酸態の窒素や、燐酸などの無機質へ
と変化してゆく。この無機質化が液肥の熟成である。熟
成した液肥には、微生物由来の酵素が含まれており、透
孔や濾過材を介して逆浸透させるなどして、内器（液化
槽）内の加水分解の反応を促進させることができる。

【０００６】

【実施例１】 微生物を用いて有機廃棄物から液肥をつ
くる製法に基づき、鶏肉をサンプルとして加水分解（液
化）を試みた、液肥製法の実施例試料液肥は、試料１、
２、３、４となっているが、各試料は、次のような条件
のもとでつくられた。 試料１ ３０リットルの水にディスポーザーで粉砕した生の鶏肉
３．７５キログラムを投入し、温度４２度に保温して、
２４時間、曝気・攪拌した。 試料２ ３０リットルの水にディスポーザーで粉砕した調理済み
の鶏肉３．７５キログラム（生鶏肉６キロ相当）を投入
し、温度２６度に保温して、２４時間、曝気・攪拌し
た。 試料３ 試料２の４８時間後（２日後） 試料４ 試料２の７２時間後（３日後） まず、試料１の結果は、温度が高い方が加水分解が速い
ことを示している。試料２、３、４は、時間の経過に応
じて浮遊物質が確実に減少しており、液化が進行してい
ることが確認できる。

【実施例２】 ボリバケツ状の筒体で外器と内器を構成
した例 第１図〜第３図に基づいて説明する。１は有底状の外器
である。外器１としては、例えばプラスチック製のバケ
ツが使用できる。２は内器であり、底部には４本の脚部
３が設けてあるとともに、脚部２の上部にはメッシュ状
に透孔を形成してある瀘過材４が配設してある。内器２
としては、例えばプラスチック製の植木鉢が使用でき
る。そして、外器１内に、内器２が収納してある。内器
２は脚部３により外器１の底５と接することになり、瀘
過材４と外器１の底５との間には間隙ができる。したが
って、内器２の底面は、外器１と連通していることにな
る。後述するように内器２は液化槽となり、内器２と外
器１との間の空間が熟成槽となる。６は外器１の側面に
配設した液肥取り出しバルブである。液肥取り出しバル
ブ６は瀘過材４より高い位置に設け、内器２内にも常に
液体が残るようにする。７は内器２用の蓋体であり、８
は外器１用の蓋体である。蓋体７、８はそれぞれ内器
２、外器１を密閉できるようになっている。内器２の蓋
体の上面には、加熱ヒーター９及び送風ファン１０が配
設してある。そして、加熱ヒーター９で暖められた空気
が送風ファン１０により、送風パイプ１１を経て内器２
内に送り込まれるようになっている。１２は内器２内に
送り込まれた空気を排出するための通気パイプであり、
内器２内と外器１内を連通するようになっている。ま
た、内器２用の蓋体７の一部は部分的に開閉可能な投入
口１３となっている。１４は内器２の温度調節用のサー
モスタットである。１５は先端に破砕刃１６を配設した
シャフトでありベアリング１７により回転可能に支持さ
れている。そして、シャフト１５はモーター１８により
ギヤ１９を介して回転駆動される。モーター１８の作動
時間や回転数はプログラムタイマー２０により制御され
るようになっている。そして、これらの装置は水密を保
つために、パッキング２１により覆われている。なお、
２２は外器１側面の高い位置に設けたエアー抜き兼オー
バーフロー用パイプである。内器２用の蓋体７は、内器
２との密閉を保つために、蓋体７の周囲が内器２の上端
面に嵌合するように、嵌合部２３が形成してある。 ＜実施例２の使用例＞ まず、予め内器２内に、適当量の水（例えば内器２容量
の４０％）を入れるとともに、適当な微生物（例えば好
気性菌）、酵素等を添加する。微生物や酵素の添加量
は、使用する微生物等の種類や内器２の大きさにより異
なる（適宜調整する）。家庭等において生ゴミ類が発生
したら、外器１用の蓋体８を開け、内器２用の蓋体７の
投入口１３を開ける。そして、内器２内に生ゴミ類を投
入し、蓋体７の投入口１３を閉め、外器１用の蓋体８も
閉める。生ゴミ類を内器２に投入したならば、モーター
１８を駆動し破砕刃１６を回転させ、生ゴミ類を細かく
粉砕するとともに、攪拌する。一方、内器内の温度を微
生物の成育至適温度（例えば、バクテリアなら２５℃〜
３５℃、又は酵素の作用至適温度）に保たれるように調
整する。温度調整は、送風ファン１０により送風パイプ
１１を経由して送り込まれる空気の温度を加温ヒーター
により調整して行なう。破砕刃１６による攪拌と、送風
パイプ１１からの空気の供給により、液化が促進され
る。そして、生ゴミは液状の可溶物となり、水中に溶け
出す。水中に溶けた溶質（生ゴミ成分＋アルファ）は、
拡散の原理で、内器２から外器１の溶液中に濾過材４を
経由して拡散し、外器１内で液肥として、再利用され易
い形態に熟成する。また、拡散した液が、濾過材４を通
って、内器２内の分解途中の液中に逆浸透する液相交換
により、分解が促進される。通常では、約２４時間位で
完全に液化される。液化物が外器１内に滞留し熟成した
ら、液肥取り出しバルブ６から液肥を取り出す。取り出
した液肥は、圃場に施すか、水耕栽培の養液として用い
る。なお、液肥取り出しバルブ６は内器２の濾過材４よ
りも高い位置に設けてあるので、液肥取り出し後も必ず
内器内に一定量の液体が残っており、したがってこの中
に微生物や酵素も含まれているので、生ゴミ類を足すだ
けで継続的に使用することができることになる。破砕刃
１６の回転数や回転時間は、プログラムタイマー２０に
より、モーター１８の回転数や回転時間を制御すること
により、行なうことができる。これらは、生ゴミ類の種
類や量等により適宜調整する。また、使用する微生物や
酵素は各種のものか使用できるが、例えばバチルスサブ
チルス（枯草菌）や、光合成菌のような、主として好気
性、又は通性好気性菌や、これらの微生物の由来の酵素
を使用する。なお、これらの微生物の一部は、空気中に
も存在しているので、本装置を使用すれば、積極的に微
生物を投入しないでも液化処理が可能な場合がある。

【実施例３】 請求項２又は請求項３に記載の内器に相
当する液化槽と、請求項２又は請求項３に記載の外器に
相当する熟成槽を、濾過材を介して隣接して設け、通風
装置及び（又は）攪拌装置及び（又は）加温装置及び
（又は）有機物破砕装置を配設し、外器に相当する熟成
槽に液化物取り出しバルブを設けたことを特徴とし、液
化槽の上方又は下方、左側又は右側に、熟成槽を設けた
請求項４記載の液肥製造装置の例を第４図に基づいて説
明する。液化槽３５と熟成槽３６を濾過材３７を介し
て、液化槽３５が下側となるように上下方向に隣接して
設ける。液化槽３５は上記実施例１の内器２に相当する
ものであり、熟成槽３６は外器１と内器２の間の空間に
相当するものである。濾過材３７は適当な大きさの透孔
が穿設してあるパンチングメタルを使用する。熟成槽３
６の中央部となる液化槽３５の上部中央にはディスポー
ザー３８が設けてある。そして、ディスポーザー３８の
漏斗状の投入口３９が熟成槽３６の蓋となるようになっ
ているとともに、取り出しバルブ４３の上位、熟成槽３
６の頂部付近に、排気口４８が設けてある。これは、第
１図のエアー抜きオーバーフロー用パイプに相当するも
のである。一方、ディスポーザー３８の排出口４０は液
化槽３５内に設けてあり、排出口４０の周囲はステンレ
ス製の金網４１で囲ってある。なお、４２はデイスポー
ザーの破砕刃駆動用のモーターである。４３は熟成槽３
６の側面に設けた液肥取り出しバルブである。４４は液
化槽３５の下部に連結したドレン取り出しバルブであ
る。４５は液化槽３５の下部に設けた曝気兼加熱用のノ
ズルを多数形成した通風パイプであり、送風ファン４６
に連結してある。４７は加熱ヒーターであり、送風ファ
ン４６に導かれる空気を加熱する。なお、液化槽３５と
熟成槽３６の位置関係は上記実施例に限るものではな
く、例えば液化槽３５（第１図の内器１に相当）の周囲
に熟成槽３６（第１図の内器１と外器２の間の空隙に相
当）を設けてもよい。また、液化槽３５を上位とし熟成
槽３６を下位となるよう設けてもよく、あるいは液化槽
３５と熟成槽３６を左右に隣接させてもよい。また、本
実施例では液化槽３５の投入口にディスポーザー３８を
設けて液化槽が直接外気にふれないようにしたが、この
ようなディスポーザー３８を液化槽３５の投入口に設け
ない場合には、第１図及び第２図に示すように内器１
（液化槽３５に相当）の投入口１３に開閉可能な蓋７を
設けてもよい。 ＜実施例３の使用例＞ 上記実施例２のものと基本的な機能としては同様であ
る。投入口３９からディスポーザー３８内に投入された
生ゴミは、モーター４２により駆動された破砕刃により
細かく破砕され、排出口４０を経由して液化槽３５内に
投入される。そして、通気ファン４６や加温ヒーター４
７を使用して液化槽内３５を曝気したり、加熱したりす
る。液化槽３５内て液化した生ゴミの成分は液中に溶け
出し、濾過材３７を通過して熟成槽３６内に液体ととも
に移動する。生ゴミ類が新規に投入されるたびに熟成槽
３６の水位は上昇することになる。したがって熟成槽３
６が一杯にならないように、適宜熟成槽３６内の液化物
を液肥取り出しバルブ４３から取り出し、水位を調節す
る。また、液化槽３５内の下部に溜まった固形物は、ド
レン取り出しバルブ４４を開け、時々排出する。

【０００７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明に係わる液
肥製造装置によれば、有機廃棄物を容器内に入れること
により簡単にゴミの減量化が図れる。また、簡単に反復
継続的に使用できるので一般家庭でも容易に使用可能で
ある。そして、液肥中の微生物や酵素を利用しながら嫌
気状態となるのを防止し且つ装置を基本的に密封したの
で、液化処理を短時間で行なえるとともに悪臭の発生も
防止でき、都市部の住宅街においても使用できる。さら
に、熟成した液肥は、水耕栽培の養液や圃場の肥料など
として使用できるので、資源の有効利用という面からも
有意義ものである。

【図面の簡単な説明】

【第１図】 円筒状の外器内に円筒状の内器を収納する
ようにした液肥製造装置

【第２図】 第１図の内器の要部を示したものであり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面断面図、（Ｃ）は底面図
である。

【第３図】 第２図（Ｂ）に通風パイプを設けた部分拡
大図である。

【第４図】 液化槽と熟成槽を瀘過材を介して隣接して
設けた液肥製造装置の断面説明図である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微生物が混入している水溶液に有機廃棄
   物を水没・浸漬させ、微生物が産生する水解酵素の触媒
   作用で、有機廃棄物を強制的に加水分解させて可溶性の
   液化物とする、有機廃棄物を液化処理する方法。
2. 【請求項２】 Ａ）有機廃棄物を細かく破砕し、Ｂ）破
   砕された有機廃棄物が混じった、固液混合液をよく攪拌
   する、Ｃ）固液混合液を至適温度に保温する、Ｄ）可溶
   化した液化部分を濾過する、Ｅ）濾過した液化物を液化
   処理に再利用する、Ｆ）ＡからＥの技術的手段の何れ
   か、又は、全てを使用して処理することを特徴とする、
   請求項１記載の有機廃棄物を液化処理する方法。