有機物の微生物による分解処理方法と分解処理装置
【課題】有機物をミクロンレベルまで超微細化して、移動する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコに分散供給することで大量に短時間で微生物分解処理する。
【解決手段】有機物の微生物による分解処理装置１は、有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流Ｗ１による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化装置１０と、大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップＣを容器内で移動させる装置１Ｃと、超微細化された有機物を含む水流を容器内で植物性チップＣに分散供給する散水管１Ｄとを有しており、容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を容器内における植物性チップＣの移動中に微生物によって分解処理するようにしている。
【解決手段】有機物の微生物による分解処理装置１は、有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流Ｗ１による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化装置１０と、大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップＣを容器内で移動させる装置１Ｃと、超微細化された有機物を含む水流を容器内で植物性チップＣに分散供給する散水管１Ｄとを有しており、容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を容器内における植物性チップＣの移動中に微生物によって分解処理するようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品残渣や汚泥などの有機物を超微細化して発酵菌などの微生物の菌床としての移動する植物性チップ及び／又はオガコに分散供給することで分解処理する有機物の微生物による分解処理方法と分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品加工や畜産、一般家庭からの廃棄物には多量の有機物を含み、しかも有機物系廃棄物は、微細な固形物でありながら液状ないしはスラリー（流動物）状になっているものが多い。例えば、豆腐製造の副生成物の「おから」や、酒粕や醤油粕や油粕、畜産農家や牧場から排出される家畜の糞尿、家庭やレストランやホテルなどからの生ゴミや賞味期限食品、廃水処理装置の汚泥などがあり、これらは、肥料に再生利用されるものもあるが、大部分は焼却処分されているのが現状である。
【０００３】
これらの流動廃棄物は、種々の形態の成分を含んでおり、これらを例えば肥料として利用するには、乾燥した粉末や顆粒やペレットなどの状態に加工するのが好ましいが、このためには、細かく粉砕ないし微細化する必要がある。上記のような廃棄物には、野菜の葉軸や根茎、畜糞中の藁などの相対的に長い繊維物や、硬い骨質などを含み、更に油脂や志望などの脂質も含んでいるために、乾燥を容易にして造粒するために、それらを粉砕して微細化する必要がある。しかも、これらの廃棄物は、通常多量の水分を含んでいるので、その処理には液体中に含まれたままで微細化され、微生物によって分解処理されることが要求される。
【０００４】
有機物を微生物によって分解処理する先行技術がある（特許文献１参照）。特許文献１には、処理容器内に収容された植物性チップに常温発酵菌群とそれらの一次栄養源が混入され、糞尿などの一次栄養源によって発酵菌群を増殖すると共に撹拌装置によって植物性チップ同士を擦り合わせて無数の傷を生じさせて、それら傷によって発酵菌群による分解処理を早めるようにした植物性チップの分解装置とその分解方法とが開示されている。
【特許文献１】特開平８−１３２００９号公報
【０００５】
その微生物による分解処理は、パルプ工業界から排出されるセルロースやリグニンを分解処理するために、植物性チップの表面同士を擦り合わせて作った無数の傷から大量の常温発酵菌群を内部へと進入させて迅速に分解処理するものであるが、分解処理過程では無数の発酵菌群が生息する菌床でしかなく、超微細な微生物にとって依然として比表面積が（ｍ2 ／ｇ）小さくて分解処理には時間の掛かるものであった。そこで、本願発明者は、そのような植物性チップは、無数の発酵菌群が生息する菌床として利用して、超微細化で大きな比表面積とした有機物を短時間で急速分解処理することを検討するに至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明の目的は、有機物をミクロンレベルまで超微細化して比表面積を大幅に大きくして、菌床としての植物性チップ及び／又はオガコに混入することで発酵菌などの微生物によって大量の有機物を短時間で急速分解処理することができる有機物の微生物による分解処理方法と分解処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る有機物の微生物による分解処理方法は、
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する工程と、
大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを容器内で移動させる工程と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する工程と、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理する工程とを有していることを特徴としている。
【０００８】
前記移動工程は、前記容器の一方側の供給部から他方側の排出部へ植物性チップ及び／又はオガコを比較的ゆっくりと移動させる低速移動と、排出部から供給部へ比較的速く移動させる高速移動とを含んだ循環移動を行うことができる。
更に、本発明に係る有機物の微生物による分解処理方法は、大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する工程を有することができる。
【０００９】
本発明の第一実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
上部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、下部に排出部とを有した竪形容器と、
前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させる手段と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴としている。
【００１０】
本発明の第一実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、更に、前記容器の前記排出部から容器の横外側へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送する横コンベヤと、該横コンベヤから供給された植物性チップ及び／又はオガコを前記容器の供給部に持ち揚げる竪コンベヤとを有した循環移動手段を有することができる。
前記横コンベヤは、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する補給口を有することができる。
【００１１】
本発明の第二実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有した横長容器と、
前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを、送り抵抗が大きく、戻り抵抗が小さい往復動部材によって供給部から排出部へ移動させる手段と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴としている。
【００１２】
本発明の第二実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を有することができる。
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給される。
【００１３】
本発明の第三実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有し、少なくとも２対の支持ローラによって回転可能に支持された横長円筒容器と、
該横長円筒容器を回転駆動する回転駆動手段と、
該回転駆動手段による回転方向に対して前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させるように前記容器の内面に取り付けられた螺旋部材と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴としている。
【００１４】
本発明の第三実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を有することができる。
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給される。
【００１５】
前記超微細化装置は、間に超微細化室を形成するように互いに向かい合って隔設され、共通の中心軸線周りで相対回転する一対の円盤と、
該各円盤の中心軸線に沿って円盤の外側に取り付けられた支持軸と、
該支持軸の少なくともの一方を介して、前記円盤を５００から１０００ｒｐｍの相対回転速度で回転駆動する回転駆動手段と、
前記支持軸の少なくともの一方を介して前記超微細化室内に被処理流体を供給する被処理流体の供給手段と、
前記円盤の向かい合った各内面に、相対回転中に互いに当らないように突出された突起と、
前記超微細化室内に導入された被処理流体の流体クラスター及び／又はその浮遊物が、前記円盤の相対回転による前記突起を介した撹拌で誘発される剪断作用と衝撃作用と溶解空気によるキャビテーション作用によってミクロンのレベルまで必要な粒度に超微細化された後で超微細化室から排出する排出手段と、
前記円盤間の超微細化室からの流体漏れをシールするシール手段と、
前記被処理流体の供給手段に空気を気泡として導入する手段と、から構成されていることを特徴としている。
【００１６】
前記超微細化装置は、立面視で略逆Ｕ字形状に中央上部で互いに連通状態で結合し、湾曲上部と有底の垂直下部とから成り、中央上部に余剰流体を排出する排出管が接続されている略逆Ｊ字形状の複数の外筒体と、
各外筒体の垂直下部の内部において間に環状空間を形成するように垂直下部の底に固定された有底の垂直内筒体と、
前記複数の外筒体のいずれかの環状空間に固形状の被処理物を含んだ高速流体を供給して好ましくは８ｍ／秒以上の平面視で時計方向か、又は反時計方向の高速旋回流を発生する第一高圧ポンプ及び配管と、
高速流体が供給される外筒体の内筒体の底部から、該内筒体の開放上縁を越えて底に落下し流入してくる流体を吸引して、前記いずれか以外の外筒体の環状空間に被処理物を含んだ高速流体を供給して好ましくは８ｍ／秒以上の平面視で反時計方向か、又は時計方向の高速旋回流を発生する第二高圧ポンプ及び配管と、
前記いずれか以外の外筒体の内筒体の底部から、該内筒体の開放上縁を越えて底に落下し流入してくる流体を排出する配管と、
該流体排出配管に設けられた排出量調節手段と、
前記第一高圧ポンプからの配管と、前記第二高圧ポンプまでの配管と、前記排出の配管とに各々配置された開閉弁と、
前記第一高圧ポンプからの配管に設けられ、高速流体に空気を混入するエゼクターと、から構成されており、
前記高速流体が含有している被処理物は、前記環状空間における高速旋回流が発生する剪断作用と前記内筒体の底への流体の落下による衝撃力によってミクロンのレベルまで超微細化される。
【００１７】
前記超微細化手段は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に内部円筒壁を隔設し、内部円筒壁をケーシング底壁と結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、円筒状外壁と内部円筒壁とで形成した環状流路と内部円筒壁の内部とを前記隙間を介して連通しており、また高圧ポンプによって貯留槽から前記内部円筒壁の内部に有機物を含有した第一高速度水流が供給され、次いで該内部円筒壁の内部から高圧ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される有機物を含有した第二高速度水流が第二水導入部において前記環状流路に供給されて、次いで前記内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下されてケーシング底壁に激突させるようにしており、前記環状流路と前記内部円筒壁の内部に渡って形成した循環流路において水流中の有機物を破壊し、有機物を超微細化した処理水を前記環状流路から一部分抜いて前記貯留槽に供給される構造を有することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、本発明に係る有機物の微生物による分解処理方法では、食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する工程によって、水流中の浮遊有機物がミクロンレベルの粒子に超微細化されることになる。このレベルまで有機物粒子が超微細化されると大幅に単位表面積が大きくなり、移動している発酵菌などの菌床の植物性チップ及び／又はオガコに散水管を介して分散供給すると、周囲から極めて多数の発酵菌が付着して、短時間で大量の有機物粒子を摂取し、増殖し、その発酵過程で炭酸ガスと熱等に効率的に分解消費される。因みに、半径が１ｍｍの球状有機物の比表面積が０．００１２０ｍ2 ／ｇにすぎなかったものが、半径が０．０００１ｍｍの球状に微細化されているとすると、比表面積は１２．０ｍ2 ／ｇと１万倍にも成り、従って１万倍の数の発酵菌が表面に付着することができて、発酵菌を効率的に極めて大量に培養でき、且つ短時間で大量の有機物粒子を分解処理できる。
【００１９】
前記移動工程が、前記容器の一方側の供給部から他方側の排出部へ植物性チップ及び／又はオガコを比較的ゆっくりと移動させる低速移動と、排出部から供給部へ比較的速く移動させる高速移動とを含んだ循環移動を行うと、移動経路を長く取ることができ、大量の有機物の微生物分解処理を促進でき、また菌床の植物性チップ及び／又はオガコを繰り返し有効活用できる。
更に、本発明に係る有機物の微生物による分解処理方法では、大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給することで、植物性チップ及び／又はオガコ自身も微生物分解によって処理することができる。
【００２０】
本発明の第一実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、超微細化手段によって食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用により機械的にミクロンレベルまで超微細化し、大幅に単位表面積が大きくできる。超微細化された有機物を含む水流を散水管を介して竪形容器内で上部の供給部から下部の排出部へ移動する発酵菌などの菌床の植物性チップ及び／又はオガコに散水管を介して分散供給すると、周囲から極めて多数の発酵菌が付着して、短時間で大量の有機物粒子を摂取し、増殖し、その発酵過程で炭酸ガスと熱等に効率的に分解消費される。因みに、半径が１ｍｍの球状有機物の比表面積が０．００１２０ｍ2 ／ｇにすぎなかったものが、半径が０．０００１ｍｍの球状に微細化されているとすると、比表面積は１２．０ｍ2 ／ｇと１万倍にも成り、従って１万倍の数の発酵菌が表面に付着することができて、発酵菌を効率的に極めて大量に培養でき、且つ短時間で大量の有機物粒子を分解処理できる。また竪形容器を採用することで、占有面積を小さくでき、植物性チップやオガコの移動を重力で行うことで移動を省いたり簡素化でき、また超微細化された有機物を含む水流を複数段の散水管を介して行うことができる。
【００２１】
本発明の第一実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、更に、前記容器の前記排出部から容器の横外側へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送する横コンベヤと、該横コンベヤから供給された植物性チップ及び／又はオガコを前記容器の供給部に持ち揚げる竪コンベヤとを有した循環移動手段を設けると、移動経路を長く取ることができ、大量の有機物の微生物分解処理を促進でき、また菌床の植物性チップ及び／又はオガコを繰り返し有効活用できる。
前記横コンベヤは、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する補給口を設けると、植物性チップ及び／又はオガコ自身も微生物分解によって処理することができる。
【００２２】
本発明の第二実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、超微細化手段によって食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化し、大幅に単位表面積が大きくできる。一方端部に大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有した横長容器内において、前記植物性チップ及び／又はオガコを、送り抵抗が大きく、戻り抵抗が小さい往復動部材によって供給部から排出部へ移動させ、散水管を介して前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給することで、周囲から極めて多数の発酵菌が付着して、短時間で大量の有機物粒子を摂取し、増殖し、その発酵過程で炭酸ガスと熱等に効率的に分解消費される。因みに、半径が１ｍｍの球状有機物の比表面積が０．００１２０ｍ2 ／ｇにすぎなかったものが、半径が０．０００１ｍｍの球状に微細化されているとすると、比表面積は１２．０ｍ2 ／ｇと１万倍にも成り、従って１万倍の数の発酵菌が表面に付着することができて、発酵菌を効率的に極めて大量に培養でき、且つ短時間で大量の有機物粒子を分解処理できる。また横長容器内に往復動部材を採用することで、植物性チップ／オガコの移動や撹拌を容易に制御できるようになる。
【００２３】
本発明の第二実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を設けると、移動経路を長く取ることができ、大量の有機物の微生物分解処理を促進でき、また菌床の植物性チップ及び／又はオガコを繰り返し有効活用できる。
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給されると、植物性チップ及び／又はオガコ自身も微生物分解によって処理できる。
【００２４】
本発明の第三実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、超微細化手段によって食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化し、大幅に単位表面積が大きくできる。一方端部に大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有し、少なくとも２対の支持ローラによって回転可能に支持された横長容器内において、回転駆動手段による回転方向に対して前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させるように前記容器の内面に取り付けられた螺旋部材によって天地返しに近い大きな撹拌を行うことができ、そこに散水管を介して前記超微細化された有機物を含む水流を分散供給することで、周囲から極めて多数の発酵菌が付着して、短時間で大量の有機物粒子を摂取し、増殖し、その発酵過程で炭酸ガスと熱等に効率的に分解消費される。因みに、半径が１ｍｍの球状有機物の比表面積が０．００１２０ｍ2 ／ｇにすぎなかったものが、半径が０．０００１ｍｍの球状に微細化されているとすると、比表面積は１２．０ｍ2 ／ｇと１万倍にも成り、従って１万倍の数の発酵菌が表面に付着することができて、発酵菌を効率的に極めて大量に培養でき、且つ短時間で大量の有機物粒子を分解処理できる。また回転可能な横長容器を採用することで、螺旋部材の螺旋ピッチや幅、連続性や分断状態を変えることで、植物性チップ／オガコの移動や撹拌を制御できるようになる。
【００２５】
本発明の第三実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を設けると、移動経路を長く取ることができ、大量の有機物の微生物分解処理を促進でき、また菌床の植物性チップ及び／又はオガコを繰り返し有効活用できる。
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給されると、植物性チップ及び／又はオガコ自身も微生物分解によって処理できる。
【００２６】
第一例の超微細化装置では、間に超微細化室を形成するように互いに向かい合って隔設され、共通の中心軸線周りで相対回転する一対の円盤は、その中心軸線に沿って円盤の外側に取り付けられた支持軸の少なくともの一方を介して５００から１０００ｒｐｍの相対回転速度で回転駆動手段によって回転駆動され、前記支持軸の少なくともの一方を介して前記超微細化室内に供給手段によって供給された被処理流体を前記円盤の向かい合った各内面から相対回転中に互いに当らないように突出された突起によって強力に撹拌し、被処理流体の流体クラスター及び／又はその浮遊物を、前記円盤の相対回転による前記突起を介した撹拌で誘発される剪断作用（好ましくは８ｍ／秒以上の高速度で移動する突起の側面に付着した流体と表面近くの層流との間に起きる）と衝撃作用（好ましくは８ｍ／秒以上の高速度で移動する突起に被処理流体が当って起きる）と溶解空気によるキャビテーション作用（好ましくは８ｍ／秒以上の高速度で移動する突起の後面で生じる剥離流の真空部に起きる）によってミクロンのレベルまで必要な粒度に短時間で超微細化し、その後に超微細化室から排出手段を介して排出するものであり、動物性有機物を含む広範囲の種類の浮遊固形物や水などの被処理物に対して連続的に且つ効率的に短時間で、ミクロンのレベルまでの所望の粒度に微細化できる、また排出手段の排出量を制限することで必要に応じて超微細化を繰り返すこともでき、また作動も円盤の単純な回転運動だけで構造が比較的簡単で耐久性の大きな装置とすることができる。浮遊固形物がミクロンのレベルまで、例えば半径１ｍｍの球状の被処理物が半径０．１ミクロンに超微細化されると、単位重量当りの表面積（比表面積）はほぼ１万倍にも成り、その超微細化後に発酵菌などの処理微生物や薬品によって処理すると格段に拡大した表面積に対して極めて効率的に処理作用を受けることになる。前記円盤間の超微細化室からの流体漏れをシールするシール手段によって、超微細化室からの被処理流体の漏れを最小限度に抑えることができる。また前記被処理流体の供給手段に空気を気泡として導入する手段を有することで、被処理流体中への空気混入率を高めてキャビテーション作用や、後処理の曝気処理などの効果を高めることができる。
【００２７】
第二例の超微細化装置では、二連式の逆Ｕ字状態の構造に構成されているために、前記高速流体が含有している有機物が、環状空間における高速旋回流が発生する剪断作用と内筒体の底への流体の落下による衝撃力によって高速流で搬送されながら連続的に且つ効率的にミクロンのレベルまで超微細化される。例えば半径１ｍｍの球状の被処理物が半径０．１ミクロンに超微細化されると、単位重量当りの表面積（比表面積）はほぼ１万倍にも成り、発酵菌などの処理微生物や薬品によって極めて効率的に処理作用を受けることになる。また、前記いずれか以外の外筒体の内筒体の底部からの流体排出配管に設けられた排出量調節手段によってその流体排出量を絞ると外筒体同士が略逆Ｕ字形状に中央上部で互いに連通状態で結合しているために、前記いずれかの外筒体側に高速旋回しながら旋回方向で干渉しないように旋回方向が反転して流入し、被処理物は所望の粒度まで繰り返し超微細化の作用を受ける。被処理物は、外筒体の内面に付着した流体層とそれに近接した高速旋回流層との間での剪断作用を受けたり、また内筒体の底への落下激突によって超微細化されるために、単純に肉厚を厚くすることで構造が簡単で耐久性の大きな装置にすることができる。第一高圧ポンプからの配管と、第二高圧ポンプまでの配管と、前記排出の配管とには、各々開閉弁が配置され、第一高圧ポンプからの配管の開閉弁によって流体の供給量を調節できると共に、装置の緊急時に流体供給を止めることができる。また第二高圧ポンプまでの配管の開閉弁によって供給流体に対応して上記いずれかの環状空間において最適な高速旋回流が形成されるように上記いずれかの内筒体からの吸引量を調節できる。また排出の配管の開閉弁によって流体排出量を絞ると上記いずれか以外の外筒体から前記いずれかの外筒体へ流体を高速旋回させながら戻すことができ、また前記いずれかの外筒体及び内筒体と前記いずれか以外の外筒体及び内筒体による超微細化作用で所定の超微細化が達成された場合は、第一高圧ポンプからの供給量よりも多く排出できる状態に排出の配管の開閉弁を設定できる。
【００２８】
第三例の超微細化装置は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に内部円筒壁を隔設すると、壁と内部円筒壁との間に環状流路が形成され、そこに供給される好ましくは８ｍ／秒以上の高速度水流は流れ方向が常に変化して強力な遠心力を発生させて、外側壁面に強く当って大きな圧縮力と壁面の層流間に剪断力を生じさせ、同時に内側壁面からの層流剥離によってキャビテーションを生じさせて、水クラスターと汚泥の超微細化、即ち汚泥の細菌死骸や有機物の細胞膜の破壊と細胞質の超微細化を促進できる。円形環状流路では水流の流速の維持が比較的容易である。また内部円筒壁をケーシング底壁に結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、円筒状外壁と内部円筒壁とで形成した環状流路と内部円筒壁の内部とを上記隙間を介して連通し、高速度の水流が環状流路から、また同時に高圧ポンプから供給されてくる水流が内部円筒壁の内部に落下して、ケーシング底壁に激突して衝撃力によって水のクラスターと気泡の超微細化を促進する。また高圧ポンプによって内部円筒壁の内部から水を吸引するので、その内部に落下する水流の上記衝撃力をより強いものにできる。高圧ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される第二高速度水流が前記環状流路に供給されることで、環状流路と内部円筒壁の内部に渡って循環流路を形成することになり、循環中に繰り返し水のクラスターの超微細化と水流中の汚泥細菌死骸の細胞膜の破壊と内部の細胞質の超微細化を行うことができる。超微細化された汚泥の細菌死骸を含有した処理水は環状流路から一部分抜いて槽に供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の有機物の微生物による分解処理方法を実現する実施形態に係る有機物の微生物による分解処理装置を図面によって説明する。
図１と図２において、本発明の第一実施形態の有機物の微生物による分解処理装置１は、食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて貯留する貯留槽５から水中高圧ポンプ１Ｐによって好ましくは８ｍ／秒以上の、好ましくは約２０ｍ／秒の高速水流Ｗ１による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用及び水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する後述の超微細化装置１０、２０、３０と、上部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップＣを供給する供給部１１ｂと、逆円錐状底部の中央に排出部１２ｂとを有した竪形円筒容器１Ｂと、該容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部１１ｂから排出部１２ｂへ自重で移動させ、ブリッジ現象を防止して排出を促進する底部スクリューコンベヤ１Ｃ（周囲方向に９０度間隔で４組）と、超微細化された有機物を含む水流Ｗ３を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する上段と中段の散水管１Ｄと、これら散水管を支持すると共にそれらに超微細化された有機物を含む水流Ｗ３を供給する回転中央中空軸１Ｅと、前記容器の前記排出部から容器の横外側へ植物性チップＣを搬送する横コンベヤ１１ｆと、該横コンベヤから供給された植物性チップＣを前記容器の前記供給部に持ち揚げる竪コンベヤ１２ｆとを有した循環移動装置１Ｆとを有している。
【００３０】
中空軸１Ｅは、容器１Ｂの天井板に固定搭載されたスラスト軸受１１ｅによって回転可能に垂下状態で支持されており、また容器１Ｂの天井板に固定搭載されたインバータモータ１Ｍによって回転速度変更可能に回転駆動され、スラスト軸受１１ｅとモータ１Ｍとの間に備えた回転流体継ぎ手１２ｅを介して前記水流Ｗ３が中空部に供給され、上段と中段の散水管１Ｄの間に自重で下がるが回転駆動される撹拌ならしアーム１Ｇを、下端に撹拌羽根１Ｈを各々有している。中空軸１Ｅは、下部で容器内面に搭載された支持棒で保持された振れ防止の軸受１Ｉで軸承されている。横コンベヤ１１ｆは、一端部に新しい植物性チップＣ’を補給する補給口１１ｆ’を有し、中央で前記容器１Ｂの排出部１２ｂに接続し、他端部で竪コンベヤ１２ｆの下端部内に接続している。コンベヤ１１ｆ、１２ｆの駆動モータは、回転速度変更可能なインバータモータ１Ｍとなっている。容器１Ｂの天井板に微生物分解処理中に発生する炭酸ガスを抜く弁付きパイプ１３ｂが搭載されている。
【００３１】
図３と図４において、本発明の第二実施形態の有機物の微生物による分解処理装置２は、第一実施形態のものと同様な超微細化装置１０、２０、３０と、一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップＣを供給する供給部２１ｂと他方端部に排出部２２ｂとを有した横長のほぼ直方体状容器２Ｂと、該容器内において前記植物性チップＣを、送り抵抗が大きく且つ戻り抵抗が小さい横断面が直角三角形の複数列の複数個の往復動部材２１ｃ、・・・によって供給部から排出部へ移動させる往復動装置２Ｃと、超微細化された有機物を含む水流Ｗ３を容器内で植物性チップＣの上から分散供給するように容器２Ｂの天井板の内面に配管された散水管２Ｄと、容器の排出部２２ｂから容器の供給部２１ｂへ植物性チップＣを搬送するコンベヤから成る循環移動装置２Ｆを有している。
【００３２】
往復動装置２Ｃは、容器外の一方側でブラケットに揺動可能に支持された油圧シリンダー２２ｃと、その出力軸に連接された往復動棒２３ｃに間隔をあけて固定搭載された前記往復動部材２１ｃ、・・・と、油圧発生・制御装置（図示は省略）とを有している。往復動棒２３ｃの他方側は、容器外の他方側のブラケットにレバーを介して揺動可能に支持されている。従って、往復動部材２１ｃ、・・・は往復動中に若干上下動し、撹拌も兼務する。図示例では、往復動装置２Ｃは互いに逆方向に往復動する３列の往復動部材２１ｃ、・・・を有しているが、皆同方向に同時に往復動するようにしてもよいし、ランダムなタイミングで往復動するようにしてもよい。また油圧シリンダー２２ｃは、送りをかける往動時にはゆっくりと作動し、戻る復動時には早く作動して送ったチップＣの連れ戻し量を少なくするように油圧供給ポートの絞り制御が行われる。発酵菌などの微生物が生息する菌床としての新しい植物性チップＣ’の補給は、供給部２１ｂで行われる。生物分解処理中に発生する炭酸ガスを抜く弁付きパイプ２３ｂが容器２Ｂの天井板に搭載されている。
【００３３】
図５において、本発明の第三実施形態の有機物の微生物による分解処理装置３は、第一実施形態のものと同様な超微細化装置１０、２０、３０と、一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップＣを供給する供給部３１ｂを備えた固定フード３４ｂと、他方端部に排出部３２ｂを備えた固定フード３５ｂとの間で、これらフード３４ｂ、３５ｂに各々前後端部を回転可能にシール状態で差し込んで前後２対の支持ローラ３６ｂによって回転可能に支持された横長円筒容器３Ｂと、該横長円筒容器を回転駆動する回転駆動装置３７ｂと、該回転駆動装置３７ｂによる回転方向に対して前記容器内において植物性チップＣを供給部側から排出部側へ移動させるように容器内面に取り付けられた螺旋部材３Ｃと、超微細化された有機物を含む水流Ｗ３を容器内で植物性チップＣ上に分散供給する散水管３Ｄと、容器の排出部３２ｂから容器の供給部３１ｂへ植物性チップを搬送するコンベヤから成る循環移動装置３Ｆとを有している。
【００３４】
横長円筒容器３Ｂは、水平状態でも、排出部側を下げた傾斜状態でもよい。螺旋部材３Ｃは、一条の螺子のように連続した螺旋帯鋼材で形成されているが、複数条でもよく、また断続的でもよい。回転駆動装置３７ｂは、容器外周に固定搭載されたリング歯車と、これに噛合するピニオンと、このピニオンを回転駆動するインバータモータＭ１とを有しており、回転で内部の植物性チップＣの撹拌も行う。散水管３Ｄは、横長円筒容器３Ｂの長手軸線の近くにおいて前後の固定フード３４ｂ、３５ｂに支持されており、前記処理水流Ｗ３を供給部側で多く分散供給するようにしている。新しい植物性チップＣ’の補給は、供給部３１ｂで行われる。生物分解処理中に発生する炭酸ガスを抜く弁付きパイプ３３ｂがフード３５の天井板に搭載されている。
【００３５】
発酵菌は、現地で採取されたラクトバチルス菌などの発酵菌種を糖蜜を含む栄養物で培養増殖したものが利用される。発酵菌としては、ラクトバチルス菌などの乳酸菌や酵母菌や酪酸菌や納豆菌が一般的に知られている。ラクトバチルス菌などの発酵菌種は、有機物の処理現場や発酵菌の培養現場で採取されたものが、その現場での気候風土で生存してきたもので好ましく、細菌生存圏にできるだけ余計な摩擦をもたらさないようにして存分に効力を発揮できる丈夫な発酵菌種を得ることができる。また培養槽には、共生関係を取る光合成菌が添加されると、互いに必要とする物質を供給しあって培養を早めてくれるほか、光合成菌は腐敗菌が発生させる悪臭物質を栄養源として摂取してくれ、次に説明するように発酵菌が増殖力を高める。即ち、光合成菌は、アミノ酸やミネラルやビタミン等の優れた栄養分に富んでいて菌体自身が有機肥料としても有用であるが、腐敗物に会うと硫酸還元菌が発生させる硫化水素を栄養源として積極的に摂取するばかりでなく、有毒アミンであるプトレシンやカタベリン、また発癌催奇性のジメチルニトロサミンも好んで基質として摂取して分解除去してくれる。
【００３６】
図６と図７において、第一実施例の超微細化装置１０は、有機物や汚泥を固形被処理物として含んだ被処理流体Ｗ１が貯留槽５から水中ポンプ１Ｐによって供給され、固形被処理物と水のクラスターを超微細化し、超微細化された処理済み流体ＷＡを貯留槽５に戻すものであり、間に超微細化室６を形成するように互いに平行に向かい合って隔設され、共通の水平な中心軸線ｘの周りで相対回転するように互いに向かい合った一対の円盤１１、１２と、それらの中心軸線ｘに沿って円盤１１、２１の外側に取り付けられた支持軸１１Ａ、１２Ａと、それら支持軸の一方１２Ａを介して５００から１０００ｒｐｍの相対回転速度でシアーピン継手１２Ｂを介して可変速度で回転駆動するインバータモータＭ１と、前記支持軸の他方の固定支持軸１１Ａの内部通路１１Ｂを介して超微細化室６内にポンプＰによって送られてくる被処理流体を供給する供給部１３と、該供給部に設けられ、被処理流体Ｗの高速流によってベンチュリー管路のスロート部１４Ａで導管１４Ｂから空気を気泡として被処理流体Ｗに導入するエゼクタ１４と、超微細化室５の内部に供給された被処理流体Ｗ１を撹拌するように円盤１１、１２の向かい合った各内面から相対回転中に互いに当らないように突出された複数の突起１１Ｃ、１２Ｃと、それら突起による強力な撹拌によって、被処理流体Ｗの流体クラスターと浮遊有機物をその撹拌で誘発される剪断作用と衝撃作用と溶解空気によるキャビテーション作用によりミクロンのレベルまでの必要な粒度に短時間で微細化し、その後に超微細化室５から排出する排出部１５と、相対回転する円盤１１、１２間からの被処理流体の漏れを防ぐシール部１６とから構成されている。
【００３７】
供給部１３は、被処理流体の貯留槽の水中ポンプと固定支持軸１１Ａの内部通路１１Ｂと本装置１のポンプ部とから構成されており、一旦水中ポンプで超微細化室６に被処理流体Ｗが供給されると本装置１の超微細化室６内でのポンプ作用（円盤や突起から受ける遠心力を利用したポンプ部）によって連続的に被処理流体Ｗ１が貯留槽から吸引される（運転開始時には導管１４Ｂは、その弁によって閉じられており、運転が安定してから開放される）。排出部１５の排出ダクト１５Ａは、固定円盤１１の周囲壁１１Ｄの一部分に一体的に形成されている。排出ダクト１５Ａには処理済み流体の排出量を制御する弁Ｖ１が設けられており、弁Ｖ１を絞ることで超微細化室６内での被処理流体Ｗ１に対する超微細化の時間を長くとることができ、超微細化を促進できる。シール部１６は、回転円盤１２の周囲面の細かな凹凸と固定円盤１１の周囲壁１１Ｄの縁部の細かな凹凸凹とからなるラビリンス構造で構成される。更にシール性能を高めるために、固定円盤１１の周囲壁１１Ｄを延長して回転支持軸１２Ａに接近させて、ラビリンス構造を追加してもよい。固定円盤１１の周囲壁１１Ｄの内面に凹凸１１Ｅや刻目を設けて剪断作用と衝撃作用とキャビテーション作用を高めるようにしている。
【００３８】
突起１１Ｃ、１２Ｃは、円盤１２の回転中に対向したもの同士が当らないように、太さと長さ、及び交互の同心円に沿った位置が決めされているピン（図２で、ハッチング線入りが固定円盤１１のピンとハッチング線入無しが回転円盤１２のピン）から構成されている。対向した突起１１Ｃ、１２Ｃの間隔は、円盤１２の回転速度に応じて決められる。
【００３９】
第二実施例の２連設式超微細化装置２０は、図８と図９において、被処理有機物を含んだ水流Ｗ１を貯留槽５から高圧水中ポンプ１Ｐによって供給され、立面視で略逆Ｕ字形状に中央上部で互いに連通状態で結合し、湾曲した上部２１と有底２３、２６の垂直下部２２、２５とから成る略逆Ｊ字形状の二つの同直径の外円筒体２０Ａ、２０Ｂと、各外円筒体２０Ａ、２０Ｂの垂直下部２２、２５の内部において間に環状空間２８、２９を形成するように垂直下部の底２３、２６に同心状態で固定された有底２３Ａ、２６の同直径の垂直内円筒体２０Ｃ、２０Ｄと、流体供給側の外円筒体２０Ａの環状空間２８に被処理有機物を含んだ高速流体Ｗ１をほぼ接線方向から供給して平面視で反時計方向の好ましくは８ｍ／秒以上の、好ましくは３０から５０ｍ／秒の高速旋回流Ｈ１を発生する高圧水中ポンプから成る第一高圧ポンプ１Ｐ及び配管２２’と、流体供給側の外円筒体２０Ａの内円筒体２０Ｃの底部２１Ａから、該内円筒体２０Ｃの開放上縁２１Ｂを越えて底２３Ａに落下し流入してくる中間被処理水Ｗ１’を吸引して、流体排出側の外円筒体２０Ｂの環状空間２９に超微細化処理された有機物を含んだ高速流体Ｗ２をほぼ接線方向から供給して平面視で時計方向の好ましくは８ｍ／秒以上の、好ましくは３０から５０ｍ／秒の高速旋回流Ｈ２を発生する二系列の第二高圧ポンプ２Ｐ、２Ｐ及び配管２２Ａ、２２Ａと、流体排出側の外円筒体２０Ｂの内円筒体２０Ｄの底部２６Ａから、該内円筒体２０Ｄの開放上縁２７を越えて底２６に落下し流入してくる処理水ＷＡを貯留槽５へ戻す配管２４と、第一高圧ポンプ１Ｐからの配管２２’と、第二高圧ポンプ２Ｐまでの配管２２Ｂと、排出配管２４とに設けられた開閉弁１Ｖ、２Ｖ、３Ｖと、二つの外円筒体２０Ａ、２０Ｂの結合中央上部２１に接続されて余剰流体を槽５へ戻す余剰流体排出管２４Ａとから構成されている。
【００４０】
各外円筒体２０Ａ、２０Ｂの湾曲した上部２１は、逆Ｕ字形状の一本の湾曲管で形成されている。流体供給側の内円筒体２０Ｃは、その内部への流入を容易にするために高さを比較的低くし且つ落差を大きくするために底２３Ａを下げているのに対して、流体排出側の内円筒体２０Ｄは、超微細化を繰り返す場合に流体供給側の環状空間２８へ戻すために高速旋回流Ｈ２を上方へ案内するのに都合が良いように、また落差を大きくするために高さを高くしている。流体供給側の内円筒体２０Ｃでは、その底部２１Ａから二台の第二ポンプ２Ｐ、２Ｐによって中間被処理水Ｗ１’が吸引されるので、開放上縁２１Ｂを越えてくる中間被処理水Ｗ１’は底２３Ａに激しく衝突し、有機物や水クラスタの超微細化を強める。また、第一ポンプ１Ｐからの配管２２’には、キャビテーション泡を多く発生したり、分解処理槽での好気性菌の活性化を図るために高速水流を利用して空気Ａを吸引するエゼクターＥが設けられている。更に、流体排出側の外円筒体２０Ｂの内側には、その環状空間２９内に突出量変更可能に突き出た複数の突出部材２９Ａを有しており、第二ポンプ２Ｐ、２Ｐによって発生された極めて高い高速旋回流Ｈ２を突出部材２９Ａに衝突させることでその背後に生じやすいキャビテーションや衝撃力を中間被処理水中の有機物に作用させることができる。高速旋回流Ｈ２の減速度やキャビテーション作用や衝撃力の調節は、突出部材２９Ａの数や突出量を変えることで行われる。流体排出側の外円筒体２０Ｂと内円筒体２０Ｄとは底２６を共有している。
【００４１】
中間被処理水Ｗ１’中の有機物と水の超微細化は、環状空間２８、２９における高速旋回流Ｈ１、Ｈ２が外円筒体２０Ａ、２０Ｂの内面に付着した水層とそれに近接した高速旋回水流層との間で発生する剪断作用とそれに付随したキャビテーション作用と、中間被処理水Ｗ１’、Ｗ２’が内円筒体２０Ｃ、２０Ｄの底２３Ａ、２６に落下して発生する衝撃力と、高速旋回流Ｈ２が突出部材２８への衝突とによって達成される。被処理水中の有機物の種類や超微細化度に応じて、この２連設式超微細化装置２０の運転モードを選択することができる。即ち、微細化の容易な有機物や緩い超微細化度に対応して繰り返し超微細化を行う必要が無い場合は、供給量と排出量が釣り合った状態で運転すればよいし、繰り返し超微細化を行う場合は、被処理水の供給量よりも排出量が少なくなるように排出配管２４に設けられた開閉弁Ｖ３を絞ることで、流体排出側の環状空間２９における高速旋回流Ｈ２が高速旋回しながら、環状空間２８の高速旋回流Ｈ１と旋回干渉しないように旋回方向が反転して流体供給側の環状空間２８に流入し、被処理物が所望の粒度まで繰り返し超微細化の作用を受けるように運転する。その場合は、供給量は排出配管２４からの排出量と余剰流体用排出管２４Ａからの排出量と均衡される。第一ポンプ１Ｐからの配管２２の開閉弁１Ｖは、供給量の調節と危急時の供給停止に使用され、また第二ポンプ２Ｐまでの各配管２２Ｂの各開閉弁２Ｖは、高速旋回流Ｈ２の速度調節に使用され、また排出配管２４に設けられた開閉弁３Ｖは、上述のように繰り返し超微細化を行うか、行わないかを制御するために使用される。
【００４２】
第三実施例の二円筒式の汚泥超微細化装置３０は、そのケーシング３３の外壁３３Ａを円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に内部円筒壁３４を隔設し、内部円筒壁３４の下端をケーシング底壁３３Ｂに結合し且つケーシング天井壁３３ｃに対して隙間Ｚを形成することで、円筒状外壁３３Ａと内部円筒壁３４とで形成した環状流路３５と内部円筒壁３４の内部３６とを隙間Ｚを介して連通している。また貯留槽５の内部の高圧水中ポンプ１Ｐによって供給されてくる有機物を含有した高速水流Ｗ１を第一水導入部のケーシング天井壁３３Ｃの中央部の供給部３１から内部円筒壁３４の内部３６に供給し、底壁３３Ｂに水流Ｗ１’を衝突させている。次いで、本装置３０は、内部円筒壁内部３６の下部から第二ポンプＰ２’によって吸引され高速度で吐出されて形成される第二高速度水流Ｗ２’をケーシング外壁３３Ａの下部に設けた第二水導入部３７から環状流路３５にほぼ接線方向から供給し、次いで内部円筒壁３４の上端の隙間Ｃからその内部３６に急激に落下させてケーシング底壁３３Ｂに激突させるようにしており、かくして、環状流路３５と内部円筒壁内部３６に渡って形成した循環流路において上述のような作用で水クラスターを超微細化すると共に水流中の汚泥と有機物を超微細化し、超微細な汚泥と有機物を含有した処理水ＷＡをケーシング外壁３３ａの上部に設けた水排出部３９において環状流路から一部分抜いて貯留槽５に戻す。供給部３１には空気Ａを流入させるエゼクターＥを設けることができる。
【００４３】
また水流Ｗ２’を繰り返し循環流路に通す度合いは、隙間Ｚを大きくしたり、水排出部３９における水排出量を減らしたり、汚泥含有した廃水導入量を増やすことで、またそれらを複合的に組み合わせて高めることができ、繰り返し循環する度合いを低下させる場合は、それらの逆の調節を行う。ケーシング３３Ａは、底壁３３Ｂを２段に分離しているが、底壁を内部円筒壁３４の下端レベルに統合できることは言うまでもない。筒壁同士が接触せずに流通横断面の余り変化の無い流路３５を形成する程度に偏心状に内部円筒壁３４を設けることもできる。更に、ケーシング外壁３３Ａや、内部円筒壁３４は、平坦部等の曲率変更部を部分的に有したり、内部円筒壁３４に縦長のスリットを形成することができ、当該部分での衝撃力や剪断力を高めるように構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第一実施形態の有機物の微生物による分解処理装置の一部切り欠き概略断面立面図である。
【図２】同装置の平面図である。
【図３】本発明の第二実施形態の有機物の微生物による分解処理装置の一部切り欠き概略断面立面図である。
【図４】同装置の平面図である。
【図５】本発明の第三実施形態の有機物の微生物による分解処理装置の部分切り欠き概略立面図である。
【図６】第一実施例に係る流動物の超微細化装置を概略示した部分切り欠き立面図である。
【図７】図６におけるＩＩＶ−ＩＩＶ線に沿った断面図である。
【図８】第二実施例に係る超微細化装置を示す部分切り欠き概略立面図である。
【図９】同超微細化装置の概略平面図である。
【図１０】第三実施例に係る超微細化装置を示す部分切り欠き概略立面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１： 第一実施形態の有機物の微生物による分解処理装置
２： 第二実施形態の有機物の微生物による分解処理装置
３： 第三実施形態の有機物の微生物による分解処理装置
１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ：容器
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ：供給部
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ：排出部
１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ：移動させる手段
１Ｄ、２Ｄ、３Ｄ：散水管
１Ｆ、２Ｆ、３Ｆ：循環手段
１１ｆ：横コンベヤ
１２ｆ：竪コンベヤ
１１ｆ’、２１ｂ、３１ｂ：補給口（供給部）
１０、２０、３０：超微細化装置
Ｃ：植物性チップ及び／又はオガコ
Ｗ１：高速水流
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品残渣や汚泥などの有機物を超微細化して発酵菌などの微生物の菌床としての移動する植物性チップ及び／又はオガコに分散供給することで分解処理する有機物の微生物による分解処理方法と分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品加工や畜産、一般家庭からの廃棄物には多量の有機物を含み、しかも有機物系廃棄物は、微細な固形物でありながら液状ないしはスラリー（流動物）状になっているものが多い。例えば、豆腐製造の副生成物の「おから」や、酒粕や醤油粕や油粕、畜産農家や牧場から排出される家畜の糞尿、家庭やレストランやホテルなどからの生ゴミや賞味期限食品、廃水処理装置の汚泥などがあり、これらは、肥料に再生利用されるものもあるが、大部分は焼却処分されているのが現状である。
【０００３】
これらの流動廃棄物は、種々の形態の成分を含んでおり、これらを例えば肥料として利用するには、乾燥した粉末や顆粒やペレットなどの状態に加工するのが好ましいが、このためには、細かく粉砕ないし微細化する必要がある。上記のような廃棄物には、野菜の葉軸や根茎、畜糞中の藁などの相対的に長い繊維物や、硬い骨質などを含み、更に油脂や志望などの脂質も含んでいるために、乾燥を容易にして造粒するために、それらを粉砕して微細化する必要がある。しかも、これらの廃棄物は、通常多量の水分を含んでいるので、その処理には液体中に含まれたままで微細化され、微生物によって分解処理されることが要求される。
【０００４】
有機物を微生物によって分解処理する先行技術がある（特許文献１参照）。特許文献１には、処理容器内に収容された植物性チップに常温発酵菌群とそれらの一次栄養源が混入され、糞尿などの一次栄養源によって発酵菌群を増殖すると共に撹拌装置によって植物性チップ同士を擦り合わせて無数の傷を生じさせて、それら傷によって発酵菌群による分解処理を早めるようにした植物性チップの分解装置とその分解方法とが開示されている。
【特許文献１】特開平８−１３２００９号公報
【０００５】
その微生物による分解処理は、パルプ工業界から排出されるセルロースやリグニンを分解処理するために、植物性チップの表面同士を擦り合わせて作った無数の傷から大量の常温発酵菌群を内部へと進入させて迅速に分解処理するものであるが、分解処理過程では無数の発酵菌群が生息する菌床でしかなく、超微細な微生物にとって依然として比表面積が（ｍ2 ／ｇ）小さくて分解処理には時間の掛かるものであった。そこで、本願発明者は、そのような植物性チップは、無数の発酵菌群が生息する菌床として利用して、超微細化で大きな比表面積とした有機物を短時間で急速分解処理することを検討するに至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明の目的は、有機物をミクロンレベルまで超微細化して比表面積を大幅に大きくして、菌床としての植物性チップ及び／又はオガコに混入することで発酵菌などの微生物によって大量の有機物を短時間で急速分解処理することができる有機物の微生物による分解処理方法と分解処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る有機物の微生物による分解処理方法は、
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する工程と、
大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを容器内で移動させる工程と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する工程と、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理する工程とを有していることを特徴としている。
【０００８】
前記移動工程は、前記容器の一方側の供給部から他方側の排出部へ植物性チップ及び／又はオガコを比較的ゆっくりと移動させる低速移動と、排出部から供給部へ比較的速く移動させる高速移動とを含んだ循環移動を行うことができる。
更に、本発明に係る有機物の微生物による分解処理方法は、大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する工程を有することができる。
【０００９】
本発明の第一実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
上部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、下部に排出部とを有した竪形容器と、
前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させる手段と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴としている。
【００１０】
本発明の第一実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、更に、前記容器の前記排出部から容器の横外側へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送する横コンベヤと、該横コンベヤから供給された植物性チップ及び／又はオガコを前記容器の供給部に持ち揚げる竪コンベヤとを有した循環移動手段を有することができる。
前記横コンベヤは、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する補給口を有することができる。
【００１１】
本発明の第二実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有した横長容器と、
前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを、送り抵抗が大きく、戻り抵抗が小さい往復動部材によって供給部から排出部へ移動させる手段と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴としている。
【００１２】
本発明の第二実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を有することができる。
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給される。
【００１３】
本発明の第三実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有し、少なくとも２対の支持ローラによって回転可能に支持された横長円筒容器と、
該横長円筒容器を回転駆動する回転駆動手段と、
該回転駆動手段による回転方向に対して前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させるように前記容器の内面に取り付けられた螺旋部材と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴としている。
【００１４】
本発明の第三実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を有することができる。
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給される。
【００１５】
前記超微細化装置は、間に超微細化室を形成するように互いに向かい合って隔設され、共通の中心軸線周りで相対回転する一対の円盤と、
該各円盤の中心軸線に沿って円盤の外側に取り付けられた支持軸と、
該支持軸の少なくともの一方を介して、前記円盤を５００から１０００ｒｐｍの相対回転速度で回転駆動する回転駆動手段と、
前記支持軸の少なくともの一方を介して前記超微細化室内に被処理流体を供給する被処理流体の供給手段と、
前記円盤の向かい合った各内面に、相対回転中に互いに当らないように突出された突起と、
前記超微細化室内に導入された被処理流体の流体クラスター及び／又はその浮遊物が、前記円盤の相対回転による前記突起を介した撹拌で誘発される剪断作用と衝撃作用と溶解空気によるキャビテーション作用によってミクロンのレベルまで必要な粒度に超微細化された後で超微細化室から排出する排出手段と、
前記円盤間の超微細化室からの流体漏れをシールするシール手段と、
前記被処理流体の供給手段に空気を気泡として導入する手段と、から構成されていることを特徴としている。
【００１６】
前記超微細化装置は、立面視で略逆Ｕ字形状に中央上部で互いに連通状態で結合し、湾曲上部と有底の垂直下部とから成り、中央上部に余剰流体を排出する排出管が接続されている略逆Ｊ字形状の複数の外筒体と、
各外筒体の垂直下部の内部において間に環状空間を形成するように垂直下部の底に固定された有底の垂直内筒体と、
前記複数の外筒体のいずれかの環状空間に固形状の被処理物を含んだ高速流体を供給して好ましくは８ｍ／秒以上の平面視で時計方向か、又は反時計方向の高速旋回流を発生する第一高圧ポンプ及び配管と、
高速流体が供給される外筒体の内筒体の底部から、該内筒体の開放上縁を越えて底に落下し流入してくる流体を吸引して、前記いずれか以外の外筒体の環状空間に被処理物を含んだ高速流体を供給して好ましくは８ｍ／秒以上の平面視で反時計方向か、又は時計方向の高速旋回流を発生する第二高圧ポンプ及び配管と、
前記いずれか以外の外筒体の内筒体の底部から、該内筒体の開放上縁を越えて底に落下し流入してくる流体を排出する配管と、
該流体排出配管に設けられた排出量調節手段と、
前記第一高圧ポンプからの配管と、前記第二高圧ポンプまでの配管と、前記排出の配管とに各々配置された開閉弁と、
前記第一高圧ポンプからの配管に設けられ、高速流体に空気を混入するエゼクターと、から構成されており、
前記高速流体が含有している被処理物は、前記環状空間における高速旋回流が発生する剪断作用と前記内筒体の底への流体の落下による衝撃力によってミクロンのレベルまで超微細化される。
【００１７】
前記超微細化手段は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に内部円筒壁を隔設し、内部円筒壁をケーシング底壁と結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、円筒状外壁と内部円筒壁とで形成した環状流路と内部円筒壁の内部とを前記隙間を介して連通しており、また高圧ポンプによって貯留槽から前記内部円筒壁の内部に有機物を含有した第一高速度水流が供給され、次いで該内部円筒壁の内部から高圧ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される有機物を含有した第二高速度水流が第二水導入部において前記環状流路に供給されて、次いで前記内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下されてケーシング底壁に激突させるようにしており、前記環状流路と前記内部円筒壁の内部に渡って形成した循環流路において水流中の有機物を破壊し、有機物を超微細化した処理水を前記環状流路から一部分抜いて前記貯留槽に供給される構造を有することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、本発明に係る有機物の微生物による分解処理方法では、食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する工程によって、水流中の浮遊有機物がミクロンレベルの粒子に超微細化されることになる。このレベルまで有機物粒子が超微細化されると大幅に単位表面積が大きくなり、移動している発酵菌などの菌床の植物性チップ及び／又はオガコに散水管を介して分散供給すると、周囲から極めて多数の発酵菌が付着して、短時間で大量の有機物粒子を摂取し、増殖し、その発酵過程で炭酸ガスと熱等に効率的に分解消費される。因みに、半径が１ｍｍの球状有機物の比表面積が０．００１２０ｍ2 ／ｇにすぎなかったものが、半径が０．０００１ｍｍの球状に微細化されているとすると、比表面積は１２．０ｍ2 ／ｇと１万倍にも成り、従って１万倍の数の発酵菌が表面に付着することができて、発酵菌を効率的に極めて大量に培養でき、且つ短時間で大量の有機物粒子を分解処理できる。
【００１９】
前記移動工程が、前記容器の一方側の供給部から他方側の排出部へ植物性チップ及び／又はオガコを比較的ゆっくりと移動させる低速移動と、排出部から供給部へ比較的速く移動させる高速移動とを含んだ循環移動を行うと、移動経路を長く取ることができ、大量の有機物の微生物分解処理を促進でき、また菌床の植物性チップ及び／又はオガコを繰り返し有効活用できる。
更に、本発明に係る有機物の微生物による分解処理方法では、大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給することで、植物性チップ及び／又はオガコ自身も微生物分解によって処理することができる。
【００２０】
本発明の第一実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、超微細化手段によって食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用により機械的にミクロンレベルまで超微細化し、大幅に単位表面積が大きくできる。超微細化された有機物を含む水流を散水管を介して竪形容器内で上部の供給部から下部の排出部へ移動する発酵菌などの菌床の植物性チップ及び／又はオガコに散水管を介して分散供給すると、周囲から極めて多数の発酵菌が付着して、短時間で大量の有機物粒子を摂取し、増殖し、その発酵過程で炭酸ガスと熱等に効率的に分解消費される。因みに、半径が１ｍｍの球状有機物の比表面積が０．００１２０ｍ2 ／ｇにすぎなかったものが、半径が０．０００１ｍｍの球状に微細化されているとすると、比表面積は１２．０ｍ2 ／ｇと１万倍にも成り、従って１万倍の数の発酵菌が表面に付着することができて、発酵菌を効率的に極めて大量に培養でき、且つ短時間で大量の有機物粒子を分解処理できる。また竪形容器を採用することで、占有面積を小さくでき、植物性チップやオガコの移動を重力で行うことで移動を省いたり簡素化でき、また超微細化された有機物を含む水流を複数段の散水管を介して行うことができる。
【００２１】
本発明の第一実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、更に、前記容器の前記排出部から容器の横外側へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送する横コンベヤと、該横コンベヤから供給された植物性チップ及び／又はオガコを前記容器の供給部に持ち揚げる竪コンベヤとを有した循環移動手段を設けると、移動経路を長く取ることができ、大量の有機物の微生物分解処理を促進でき、また菌床の植物性チップ及び／又はオガコを繰り返し有効活用できる。
前記横コンベヤは、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する補給口を設けると、植物性チップ及び／又はオガコ自身も微生物分解によって処理することができる。
【００２２】
本発明の第二実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、超微細化手段によって食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化し、大幅に単位表面積が大きくできる。一方端部に大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有した横長容器内において、前記植物性チップ及び／又はオガコを、送り抵抗が大きく、戻り抵抗が小さい往復動部材によって供給部から排出部へ移動させ、散水管を介して前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給することで、周囲から極めて多数の発酵菌が付着して、短時間で大量の有機物粒子を摂取し、増殖し、その発酵過程で炭酸ガスと熱等に効率的に分解消費される。因みに、半径が１ｍｍの球状有機物の比表面積が０．００１２０ｍ2 ／ｇにすぎなかったものが、半径が０．０００１ｍｍの球状に微細化されているとすると、比表面積は１２．０ｍ2 ／ｇと１万倍にも成り、従って１万倍の数の発酵菌が表面に付着することができて、発酵菌を効率的に極めて大量に培養でき、且つ短時間で大量の有機物粒子を分解処理できる。また横長容器内に往復動部材を採用することで、植物性チップ／オガコの移動や撹拌を容易に制御できるようになる。
【００２３】
本発明の第二実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を設けると、移動経路を長く取ることができ、大量の有機物の微生物分解処理を促進でき、また菌床の植物性チップ及び／又はオガコを繰り返し有効活用できる。
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給されると、植物性チップ及び／又はオガコ自身も微生物分解によって処理できる。
【００２４】
本発明の第三実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置では、超微細化手段によって食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、好ましくは８ｍ／秒以上の高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化し、大幅に単位表面積が大きくできる。一方端部に大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有し、少なくとも２対の支持ローラによって回転可能に支持された横長容器内において、回転駆動手段による回転方向に対して前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させるように前記容器の内面に取り付けられた螺旋部材によって天地返しに近い大きな撹拌を行うことができ、そこに散水管を介して前記超微細化された有機物を含む水流を分散供給することで、周囲から極めて多数の発酵菌が付着して、短時間で大量の有機物粒子を摂取し、増殖し、その発酵過程で炭酸ガスと熱等に効率的に分解消費される。因みに、半径が１ｍｍの球状有機物の比表面積が０．００１２０ｍ2 ／ｇにすぎなかったものが、半径が０．０００１ｍｍの球状に微細化されているとすると、比表面積は１２．０ｍ2 ／ｇと１万倍にも成り、従って１万倍の数の発酵菌が表面に付着することができて、発酵菌を効率的に極めて大量に培養でき、且つ短時間で大量の有機物粒子を分解処理できる。また回転可能な横長容器を採用することで、螺旋部材の螺旋ピッチや幅、連続性や分断状態を変えることで、植物性チップ／オガコの移動や撹拌を制御できるようになる。
【００２５】
本発明の第三実施例に係る有機物の微生物による分解処理装置は、更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を設けると、移動経路を長く取ることができ、大量の有機物の微生物分解処理を促進でき、また菌床の植物性チップ及び／又はオガコを繰り返し有効活用できる。
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給されると、植物性チップ及び／又はオガコ自身も微生物分解によって処理できる。
【００２６】
第一例の超微細化装置では、間に超微細化室を形成するように互いに向かい合って隔設され、共通の中心軸線周りで相対回転する一対の円盤は、その中心軸線に沿って円盤の外側に取り付けられた支持軸の少なくともの一方を介して５００から１０００ｒｐｍの相対回転速度で回転駆動手段によって回転駆動され、前記支持軸の少なくともの一方を介して前記超微細化室内に供給手段によって供給された被処理流体を前記円盤の向かい合った各内面から相対回転中に互いに当らないように突出された突起によって強力に撹拌し、被処理流体の流体クラスター及び／又はその浮遊物を、前記円盤の相対回転による前記突起を介した撹拌で誘発される剪断作用（好ましくは８ｍ／秒以上の高速度で移動する突起の側面に付着した流体と表面近くの層流との間に起きる）と衝撃作用（好ましくは８ｍ／秒以上の高速度で移動する突起に被処理流体が当って起きる）と溶解空気によるキャビテーション作用（好ましくは８ｍ／秒以上の高速度で移動する突起の後面で生じる剥離流の真空部に起きる）によってミクロンのレベルまで必要な粒度に短時間で超微細化し、その後に超微細化室から排出手段を介して排出するものであり、動物性有機物を含む広範囲の種類の浮遊固形物や水などの被処理物に対して連続的に且つ効率的に短時間で、ミクロンのレベルまでの所望の粒度に微細化できる、また排出手段の排出量を制限することで必要に応じて超微細化を繰り返すこともでき、また作動も円盤の単純な回転運動だけで構造が比較的簡単で耐久性の大きな装置とすることができる。浮遊固形物がミクロンのレベルまで、例えば半径１ｍｍの球状の被処理物が半径０．１ミクロンに超微細化されると、単位重量当りの表面積（比表面積）はほぼ１万倍にも成り、その超微細化後に発酵菌などの処理微生物や薬品によって処理すると格段に拡大した表面積に対して極めて効率的に処理作用を受けることになる。前記円盤間の超微細化室からの流体漏れをシールするシール手段によって、超微細化室からの被処理流体の漏れを最小限度に抑えることができる。また前記被処理流体の供給手段に空気を気泡として導入する手段を有することで、被処理流体中への空気混入率を高めてキャビテーション作用や、後処理の曝気処理などの効果を高めることができる。
【００２７】
第二例の超微細化装置では、二連式の逆Ｕ字状態の構造に構成されているために、前記高速流体が含有している有機物が、環状空間における高速旋回流が発生する剪断作用と内筒体の底への流体の落下による衝撃力によって高速流で搬送されながら連続的に且つ効率的にミクロンのレベルまで超微細化される。例えば半径１ｍｍの球状の被処理物が半径０．１ミクロンに超微細化されると、単位重量当りの表面積（比表面積）はほぼ１万倍にも成り、発酵菌などの処理微生物や薬品によって極めて効率的に処理作用を受けることになる。また、前記いずれか以外の外筒体の内筒体の底部からの流体排出配管に設けられた排出量調節手段によってその流体排出量を絞ると外筒体同士が略逆Ｕ字形状に中央上部で互いに連通状態で結合しているために、前記いずれかの外筒体側に高速旋回しながら旋回方向で干渉しないように旋回方向が反転して流入し、被処理物は所望の粒度まで繰り返し超微細化の作用を受ける。被処理物は、外筒体の内面に付着した流体層とそれに近接した高速旋回流層との間での剪断作用を受けたり、また内筒体の底への落下激突によって超微細化されるために、単純に肉厚を厚くすることで構造が簡単で耐久性の大きな装置にすることができる。第一高圧ポンプからの配管と、第二高圧ポンプまでの配管と、前記排出の配管とには、各々開閉弁が配置され、第一高圧ポンプからの配管の開閉弁によって流体の供給量を調節できると共に、装置の緊急時に流体供給を止めることができる。また第二高圧ポンプまでの配管の開閉弁によって供給流体に対応して上記いずれかの環状空間において最適な高速旋回流が形成されるように上記いずれかの内筒体からの吸引量を調節できる。また排出の配管の開閉弁によって流体排出量を絞ると上記いずれか以外の外筒体から前記いずれかの外筒体へ流体を高速旋回させながら戻すことができ、また前記いずれかの外筒体及び内筒体と前記いずれか以外の外筒体及び内筒体による超微細化作用で所定の超微細化が達成された場合は、第一高圧ポンプからの供給量よりも多く排出できる状態に排出の配管の開閉弁を設定できる。
【００２８】
第三例の超微細化装置は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に内部円筒壁を隔設すると、壁と内部円筒壁との間に環状流路が形成され、そこに供給される好ましくは８ｍ／秒以上の高速度水流は流れ方向が常に変化して強力な遠心力を発生させて、外側壁面に強く当って大きな圧縮力と壁面の層流間に剪断力を生じさせ、同時に内側壁面からの層流剥離によってキャビテーションを生じさせて、水クラスターと汚泥の超微細化、即ち汚泥の細菌死骸や有機物の細胞膜の破壊と細胞質の超微細化を促進できる。円形環状流路では水流の流速の維持が比較的容易である。また内部円筒壁をケーシング底壁に結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、円筒状外壁と内部円筒壁とで形成した環状流路と内部円筒壁の内部とを上記隙間を介して連通し、高速度の水流が環状流路から、また同時に高圧ポンプから供給されてくる水流が内部円筒壁の内部に落下して、ケーシング底壁に激突して衝撃力によって水のクラスターと気泡の超微細化を促進する。また高圧ポンプによって内部円筒壁の内部から水を吸引するので、その内部に落下する水流の上記衝撃力をより強いものにできる。高圧ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される第二高速度水流が前記環状流路に供給されることで、環状流路と内部円筒壁の内部に渡って循環流路を形成することになり、循環中に繰り返し水のクラスターの超微細化と水流中の汚泥細菌死骸の細胞膜の破壊と内部の細胞質の超微細化を行うことができる。超微細化された汚泥の細菌死骸を含有した処理水は環状流路から一部分抜いて槽に供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の有機物の微生物による分解処理方法を実現する実施形態に係る有機物の微生物による分解処理装置を図面によって説明する。
図１と図２において、本発明の第一実施形態の有機物の微生物による分解処理装置１は、食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて貯留する貯留槽５から水中高圧ポンプ１Ｐによって好ましくは８ｍ／秒以上の、好ましくは約２０ｍ／秒の高速水流Ｗ１による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用及び水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する後述の超微細化装置１０、２０、３０と、上部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップＣを供給する供給部１１ｂと、逆円錐状底部の中央に排出部１２ｂとを有した竪形円筒容器１Ｂと、該容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部１１ｂから排出部１２ｂへ自重で移動させ、ブリッジ現象を防止して排出を促進する底部スクリューコンベヤ１Ｃ（周囲方向に９０度間隔で４組）と、超微細化された有機物を含む水流Ｗ３を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する上段と中段の散水管１Ｄと、これら散水管を支持すると共にそれらに超微細化された有機物を含む水流Ｗ３を供給する回転中央中空軸１Ｅと、前記容器の前記排出部から容器の横外側へ植物性チップＣを搬送する横コンベヤ１１ｆと、該横コンベヤから供給された植物性チップＣを前記容器の前記供給部に持ち揚げる竪コンベヤ１２ｆとを有した循環移動装置１Ｆとを有している。
【００３０】
中空軸１Ｅは、容器１Ｂの天井板に固定搭載されたスラスト軸受１１ｅによって回転可能に垂下状態で支持されており、また容器１Ｂの天井板に固定搭載されたインバータモータ１Ｍによって回転速度変更可能に回転駆動され、スラスト軸受１１ｅとモータ１Ｍとの間に備えた回転流体継ぎ手１２ｅを介して前記水流Ｗ３が中空部に供給され、上段と中段の散水管１Ｄの間に自重で下がるが回転駆動される撹拌ならしアーム１Ｇを、下端に撹拌羽根１Ｈを各々有している。中空軸１Ｅは、下部で容器内面に搭載された支持棒で保持された振れ防止の軸受１Ｉで軸承されている。横コンベヤ１１ｆは、一端部に新しい植物性チップＣ’を補給する補給口１１ｆ’を有し、中央で前記容器１Ｂの排出部１２ｂに接続し、他端部で竪コンベヤ１２ｆの下端部内に接続している。コンベヤ１１ｆ、１２ｆの駆動モータは、回転速度変更可能なインバータモータ１Ｍとなっている。容器１Ｂの天井板に微生物分解処理中に発生する炭酸ガスを抜く弁付きパイプ１３ｂが搭載されている。
【００３１】
図３と図４において、本発明の第二実施形態の有機物の微生物による分解処理装置２は、第一実施形態のものと同様な超微細化装置１０、２０、３０と、一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップＣを供給する供給部２１ｂと他方端部に排出部２２ｂとを有した横長のほぼ直方体状容器２Ｂと、該容器内において前記植物性チップＣを、送り抵抗が大きく且つ戻り抵抗が小さい横断面が直角三角形の複数列の複数個の往復動部材２１ｃ、・・・によって供給部から排出部へ移動させる往復動装置２Ｃと、超微細化された有機物を含む水流Ｗ３を容器内で植物性チップＣの上から分散供給するように容器２Ｂの天井板の内面に配管された散水管２Ｄと、容器の排出部２２ｂから容器の供給部２１ｂへ植物性チップＣを搬送するコンベヤから成る循環移動装置２Ｆを有している。
【００３２】
往復動装置２Ｃは、容器外の一方側でブラケットに揺動可能に支持された油圧シリンダー２２ｃと、その出力軸に連接された往復動棒２３ｃに間隔をあけて固定搭載された前記往復動部材２１ｃ、・・・と、油圧発生・制御装置（図示は省略）とを有している。往復動棒２３ｃの他方側は、容器外の他方側のブラケットにレバーを介して揺動可能に支持されている。従って、往復動部材２１ｃ、・・・は往復動中に若干上下動し、撹拌も兼務する。図示例では、往復動装置２Ｃは互いに逆方向に往復動する３列の往復動部材２１ｃ、・・・を有しているが、皆同方向に同時に往復動するようにしてもよいし、ランダムなタイミングで往復動するようにしてもよい。また油圧シリンダー２２ｃは、送りをかける往動時にはゆっくりと作動し、戻る復動時には早く作動して送ったチップＣの連れ戻し量を少なくするように油圧供給ポートの絞り制御が行われる。発酵菌などの微生物が生息する菌床としての新しい植物性チップＣ’の補給は、供給部２１ｂで行われる。生物分解処理中に発生する炭酸ガスを抜く弁付きパイプ２３ｂが容器２Ｂの天井板に搭載されている。
【００３３】
図５において、本発明の第三実施形態の有機物の微生物による分解処理装置３は、第一実施形態のものと同様な超微細化装置１０、２０、３０と、一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップＣを供給する供給部３１ｂを備えた固定フード３４ｂと、他方端部に排出部３２ｂを備えた固定フード３５ｂとの間で、これらフード３４ｂ、３５ｂに各々前後端部を回転可能にシール状態で差し込んで前後２対の支持ローラ３６ｂによって回転可能に支持された横長円筒容器３Ｂと、該横長円筒容器を回転駆動する回転駆動装置３７ｂと、該回転駆動装置３７ｂによる回転方向に対して前記容器内において植物性チップＣを供給部側から排出部側へ移動させるように容器内面に取り付けられた螺旋部材３Ｃと、超微細化された有機物を含む水流Ｗ３を容器内で植物性チップＣ上に分散供給する散水管３Ｄと、容器の排出部３２ｂから容器の供給部３１ｂへ植物性チップを搬送するコンベヤから成る循環移動装置３Ｆとを有している。
【００３４】
横長円筒容器３Ｂは、水平状態でも、排出部側を下げた傾斜状態でもよい。螺旋部材３Ｃは、一条の螺子のように連続した螺旋帯鋼材で形成されているが、複数条でもよく、また断続的でもよい。回転駆動装置３７ｂは、容器外周に固定搭載されたリング歯車と、これに噛合するピニオンと、このピニオンを回転駆動するインバータモータＭ１とを有しており、回転で内部の植物性チップＣの撹拌も行う。散水管３Ｄは、横長円筒容器３Ｂの長手軸線の近くにおいて前後の固定フード３４ｂ、３５ｂに支持されており、前記処理水流Ｗ３を供給部側で多く分散供給するようにしている。新しい植物性チップＣ’の補給は、供給部３１ｂで行われる。生物分解処理中に発生する炭酸ガスを抜く弁付きパイプ３３ｂがフード３５の天井板に搭載されている。
【００３５】
発酵菌は、現地で採取されたラクトバチルス菌などの発酵菌種を糖蜜を含む栄養物で培養増殖したものが利用される。発酵菌としては、ラクトバチルス菌などの乳酸菌や酵母菌や酪酸菌や納豆菌が一般的に知られている。ラクトバチルス菌などの発酵菌種は、有機物の処理現場や発酵菌の培養現場で採取されたものが、その現場での気候風土で生存してきたもので好ましく、細菌生存圏にできるだけ余計な摩擦をもたらさないようにして存分に効力を発揮できる丈夫な発酵菌種を得ることができる。また培養槽には、共生関係を取る光合成菌が添加されると、互いに必要とする物質を供給しあって培養を早めてくれるほか、光合成菌は腐敗菌が発生させる悪臭物質を栄養源として摂取してくれ、次に説明するように発酵菌が増殖力を高める。即ち、光合成菌は、アミノ酸やミネラルやビタミン等の優れた栄養分に富んでいて菌体自身が有機肥料としても有用であるが、腐敗物に会うと硫酸還元菌が発生させる硫化水素を栄養源として積極的に摂取するばかりでなく、有毒アミンであるプトレシンやカタベリン、また発癌催奇性のジメチルニトロサミンも好んで基質として摂取して分解除去してくれる。
【００３６】
図６と図７において、第一実施例の超微細化装置１０は、有機物や汚泥を固形被処理物として含んだ被処理流体Ｗ１が貯留槽５から水中ポンプ１Ｐによって供給され、固形被処理物と水のクラスターを超微細化し、超微細化された処理済み流体ＷＡを貯留槽５に戻すものであり、間に超微細化室６を形成するように互いに平行に向かい合って隔設され、共通の水平な中心軸線ｘの周りで相対回転するように互いに向かい合った一対の円盤１１、１２と、それらの中心軸線ｘに沿って円盤１１、２１の外側に取り付けられた支持軸１１Ａ、１２Ａと、それら支持軸の一方１２Ａを介して５００から１０００ｒｐｍの相対回転速度でシアーピン継手１２Ｂを介して可変速度で回転駆動するインバータモータＭ１と、前記支持軸の他方の固定支持軸１１Ａの内部通路１１Ｂを介して超微細化室６内にポンプＰによって送られてくる被処理流体を供給する供給部１３と、該供給部に設けられ、被処理流体Ｗの高速流によってベンチュリー管路のスロート部１４Ａで導管１４Ｂから空気を気泡として被処理流体Ｗに導入するエゼクタ１４と、超微細化室５の内部に供給された被処理流体Ｗ１を撹拌するように円盤１１、１２の向かい合った各内面から相対回転中に互いに当らないように突出された複数の突起１１Ｃ、１２Ｃと、それら突起による強力な撹拌によって、被処理流体Ｗの流体クラスターと浮遊有機物をその撹拌で誘発される剪断作用と衝撃作用と溶解空気によるキャビテーション作用によりミクロンのレベルまでの必要な粒度に短時間で微細化し、その後に超微細化室５から排出する排出部１５と、相対回転する円盤１１、１２間からの被処理流体の漏れを防ぐシール部１６とから構成されている。
【００３７】
供給部１３は、被処理流体の貯留槽の水中ポンプと固定支持軸１１Ａの内部通路１１Ｂと本装置１のポンプ部とから構成されており、一旦水中ポンプで超微細化室６に被処理流体Ｗが供給されると本装置１の超微細化室６内でのポンプ作用（円盤や突起から受ける遠心力を利用したポンプ部）によって連続的に被処理流体Ｗ１が貯留槽から吸引される（運転開始時には導管１４Ｂは、その弁によって閉じられており、運転が安定してから開放される）。排出部１５の排出ダクト１５Ａは、固定円盤１１の周囲壁１１Ｄの一部分に一体的に形成されている。排出ダクト１５Ａには処理済み流体の排出量を制御する弁Ｖ１が設けられており、弁Ｖ１を絞ることで超微細化室６内での被処理流体Ｗ１に対する超微細化の時間を長くとることができ、超微細化を促進できる。シール部１６は、回転円盤１２の周囲面の細かな凹凸と固定円盤１１の周囲壁１１Ｄの縁部の細かな凹凸凹とからなるラビリンス構造で構成される。更にシール性能を高めるために、固定円盤１１の周囲壁１１Ｄを延長して回転支持軸１２Ａに接近させて、ラビリンス構造を追加してもよい。固定円盤１１の周囲壁１１Ｄの内面に凹凸１１Ｅや刻目を設けて剪断作用と衝撃作用とキャビテーション作用を高めるようにしている。
【００３８】
突起１１Ｃ、１２Ｃは、円盤１２の回転中に対向したもの同士が当らないように、太さと長さ、及び交互の同心円に沿った位置が決めされているピン（図２で、ハッチング線入りが固定円盤１１のピンとハッチング線入無しが回転円盤１２のピン）から構成されている。対向した突起１１Ｃ、１２Ｃの間隔は、円盤１２の回転速度に応じて決められる。
【００３９】
第二実施例の２連設式超微細化装置２０は、図８と図９において、被処理有機物を含んだ水流Ｗ１を貯留槽５から高圧水中ポンプ１Ｐによって供給され、立面視で略逆Ｕ字形状に中央上部で互いに連通状態で結合し、湾曲した上部２１と有底２３、２６の垂直下部２２、２５とから成る略逆Ｊ字形状の二つの同直径の外円筒体２０Ａ、２０Ｂと、各外円筒体２０Ａ、２０Ｂの垂直下部２２、２５の内部において間に環状空間２８、２９を形成するように垂直下部の底２３、２６に同心状態で固定された有底２３Ａ、２６の同直径の垂直内円筒体２０Ｃ、２０Ｄと、流体供給側の外円筒体２０Ａの環状空間２８に被処理有機物を含んだ高速流体Ｗ１をほぼ接線方向から供給して平面視で反時計方向の好ましくは８ｍ／秒以上の、好ましくは３０から５０ｍ／秒の高速旋回流Ｈ１を発生する高圧水中ポンプから成る第一高圧ポンプ１Ｐ及び配管２２’と、流体供給側の外円筒体２０Ａの内円筒体２０Ｃの底部２１Ａから、該内円筒体２０Ｃの開放上縁２１Ｂを越えて底２３Ａに落下し流入してくる中間被処理水Ｗ１’を吸引して、流体排出側の外円筒体２０Ｂの環状空間２９に超微細化処理された有機物を含んだ高速流体Ｗ２をほぼ接線方向から供給して平面視で時計方向の好ましくは８ｍ／秒以上の、好ましくは３０から５０ｍ／秒の高速旋回流Ｈ２を発生する二系列の第二高圧ポンプ２Ｐ、２Ｐ及び配管２２Ａ、２２Ａと、流体排出側の外円筒体２０Ｂの内円筒体２０Ｄの底部２６Ａから、該内円筒体２０Ｄの開放上縁２７を越えて底２６に落下し流入してくる処理水ＷＡを貯留槽５へ戻す配管２４と、第一高圧ポンプ１Ｐからの配管２２’と、第二高圧ポンプ２Ｐまでの配管２２Ｂと、排出配管２４とに設けられた開閉弁１Ｖ、２Ｖ、３Ｖと、二つの外円筒体２０Ａ、２０Ｂの結合中央上部２１に接続されて余剰流体を槽５へ戻す余剰流体排出管２４Ａとから構成されている。
【００４０】
各外円筒体２０Ａ、２０Ｂの湾曲した上部２１は、逆Ｕ字形状の一本の湾曲管で形成されている。流体供給側の内円筒体２０Ｃは、その内部への流入を容易にするために高さを比較的低くし且つ落差を大きくするために底２３Ａを下げているのに対して、流体排出側の内円筒体２０Ｄは、超微細化を繰り返す場合に流体供給側の環状空間２８へ戻すために高速旋回流Ｈ２を上方へ案内するのに都合が良いように、また落差を大きくするために高さを高くしている。流体供給側の内円筒体２０Ｃでは、その底部２１Ａから二台の第二ポンプ２Ｐ、２Ｐによって中間被処理水Ｗ１’が吸引されるので、開放上縁２１Ｂを越えてくる中間被処理水Ｗ１’は底２３Ａに激しく衝突し、有機物や水クラスタの超微細化を強める。また、第一ポンプ１Ｐからの配管２２’には、キャビテーション泡を多く発生したり、分解処理槽での好気性菌の活性化を図るために高速水流を利用して空気Ａを吸引するエゼクターＥが設けられている。更に、流体排出側の外円筒体２０Ｂの内側には、その環状空間２９内に突出量変更可能に突き出た複数の突出部材２９Ａを有しており、第二ポンプ２Ｐ、２Ｐによって発生された極めて高い高速旋回流Ｈ２を突出部材２９Ａに衝突させることでその背後に生じやすいキャビテーションや衝撃力を中間被処理水中の有機物に作用させることができる。高速旋回流Ｈ２の減速度やキャビテーション作用や衝撃力の調節は、突出部材２９Ａの数や突出量を変えることで行われる。流体排出側の外円筒体２０Ｂと内円筒体２０Ｄとは底２６を共有している。
【００４１】
中間被処理水Ｗ１’中の有機物と水の超微細化は、環状空間２８、２９における高速旋回流Ｈ１、Ｈ２が外円筒体２０Ａ、２０Ｂの内面に付着した水層とそれに近接した高速旋回水流層との間で発生する剪断作用とそれに付随したキャビテーション作用と、中間被処理水Ｗ１’、Ｗ２’が内円筒体２０Ｃ、２０Ｄの底２３Ａ、２６に落下して発生する衝撃力と、高速旋回流Ｈ２が突出部材２８への衝突とによって達成される。被処理水中の有機物の種類や超微細化度に応じて、この２連設式超微細化装置２０の運転モードを選択することができる。即ち、微細化の容易な有機物や緩い超微細化度に対応して繰り返し超微細化を行う必要が無い場合は、供給量と排出量が釣り合った状態で運転すればよいし、繰り返し超微細化を行う場合は、被処理水の供給量よりも排出量が少なくなるように排出配管２４に設けられた開閉弁Ｖ３を絞ることで、流体排出側の環状空間２９における高速旋回流Ｈ２が高速旋回しながら、環状空間２８の高速旋回流Ｈ１と旋回干渉しないように旋回方向が反転して流体供給側の環状空間２８に流入し、被処理物が所望の粒度まで繰り返し超微細化の作用を受けるように運転する。その場合は、供給量は排出配管２４からの排出量と余剰流体用排出管２４Ａからの排出量と均衡される。第一ポンプ１Ｐからの配管２２の開閉弁１Ｖは、供給量の調節と危急時の供給停止に使用され、また第二ポンプ２Ｐまでの各配管２２Ｂの各開閉弁２Ｖは、高速旋回流Ｈ２の速度調節に使用され、また排出配管２４に設けられた開閉弁３Ｖは、上述のように繰り返し超微細化を行うか、行わないかを制御するために使用される。
【００４２】
第三実施例の二円筒式の汚泥超微細化装置３０は、そのケーシング３３の外壁３３Ａを円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に内部円筒壁３４を隔設し、内部円筒壁３４の下端をケーシング底壁３３Ｂに結合し且つケーシング天井壁３３ｃに対して隙間Ｚを形成することで、円筒状外壁３３Ａと内部円筒壁３４とで形成した環状流路３５と内部円筒壁３４の内部３６とを隙間Ｚを介して連通している。また貯留槽５の内部の高圧水中ポンプ１Ｐによって供給されてくる有機物を含有した高速水流Ｗ１を第一水導入部のケーシング天井壁３３Ｃの中央部の供給部３１から内部円筒壁３４の内部３６に供給し、底壁３３Ｂに水流Ｗ１’を衝突させている。次いで、本装置３０は、内部円筒壁内部３６の下部から第二ポンプＰ２’によって吸引され高速度で吐出されて形成される第二高速度水流Ｗ２’をケーシング外壁３３Ａの下部に設けた第二水導入部３７から環状流路３５にほぼ接線方向から供給し、次いで内部円筒壁３４の上端の隙間Ｃからその内部３６に急激に落下させてケーシング底壁３３Ｂに激突させるようにしており、かくして、環状流路３５と内部円筒壁内部３６に渡って形成した循環流路において上述のような作用で水クラスターを超微細化すると共に水流中の汚泥と有機物を超微細化し、超微細な汚泥と有機物を含有した処理水ＷＡをケーシング外壁３３ａの上部に設けた水排出部３９において環状流路から一部分抜いて貯留槽５に戻す。供給部３１には空気Ａを流入させるエゼクターＥを設けることができる。
【００４３】
また水流Ｗ２’を繰り返し循環流路に通す度合いは、隙間Ｚを大きくしたり、水排出部３９における水排出量を減らしたり、汚泥含有した廃水導入量を増やすことで、またそれらを複合的に組み合わせて高めることができ、繰り返し循環する度合いを低下させる場合は、それらの逆の調節を行う。ケーシング３３Ａは、底壁３３Ｂを２段に分離しているが、底壁を内部円筒壁３４の下端レベルに統合できることは言うまでもない。筒壁同士が接触せずに流通横断面の余り変化の無い流路３５を形成する程度に偏心状に内部円筒壁３４を設けることもできる。更に、ケーシング外壁３３Ａや、内部円筒壁３４は、平坦部等の曲率変更部を部分的に有したり、内部円筒壁３４に縦長のスリットを形成することができ、当該部分での衝撃力や剪断力を高めるように構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第一実施形態の有機物の微生物による分解処理装置の一部切り欠き概略断面立面図である。
【図２】同装置の平面図である。
【図３】本発明の第二実施形態の有機物の微生物による分解処理装置の一部切り欠き概略断面立面図である。
【図４】同装置の平面図である。
【図５】本発明の第三実施形態の有機物の微生物による分解処理装置の部分切り欠き概略立面図である。
【図６】第一実施例に係る流動物の超微細化装置を概略示した部分切り欠き立面図である。
【図７】図６におけるＩＩＶ−ＩＩＶ線に沿った断面図である。
【図８】第二実施例に係る超微細化装置を示す部分切り欠き概略立面図である。
【図９】同超微細化装置の概略平面図である。
【図１０】第三実施例に係る超微細化装置を示す部分切り欠き概略立面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１： 第一実施形態の有機物の微生物による分解処理装置
２： 第二実施形態の有機物の微生物による分解処理装置
３： 第三実施形態の有機物の微生物による分解処理装置
１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ：容器
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ：供給部
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ：排出部
１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ：移動させる手段
１Ｄ、２Ｄ、３Ｄ：散水管
１Ｆ、２Ｆ、３Ｆ：循環手段
１１ｆ：横コンベヤ
１２ｆ：竪コンベヤ
１１ｆ’、２１ｂ、３１ｂ：補給口（供給部）
１０、２０、３０：超微細化装置
Ｃ：植物性チップ及び／又はオガコ
Ｗ１：高速水流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する工程と、
大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを容器内で移動させる工程と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する工程と、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理する工程とを有していることを特徴とする有機物の微生物による分解処理方法。
【請求項２】
前記移動工程は、前記容器の一方側の供給部から他方側の排出部へ植物性チップ及び／又はオガコを比較的ゆっくりと移動させる低速移動と、排出部から供給部へ比較的速く移動させる高速移動とを含んだ循環移動を行う請求項１記載の方法。
【請求項３】
更に、大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する工程を有している請求項１記載の方法。
【請求項４】
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
上部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、下部に排出部とを有した竪形容器と、
前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させる手段と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴とする有機物の微生物による分解処理装置。
【請求項５】
更に、前記容器の前記排出部から容器の横外側へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送する横コンベヤと、該横コンベヤから供給された植物性チップ及び／又はオガコを前記容器の供給部に持ち揚げる竪コンベヤとを有した循環移動手段を有している請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記横コンベヤは、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する補給口を有している請求項５記載の方法。
【請求項７】
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有した横長容器と、
前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを、送り抵抗が大きく、戻り抵抗が小さい往復動部材によって供給部から排出部へ移動させる手段と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴とする有機物の微生物による分解処理装置。
【請求項８】
更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を有している請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給される請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有し、少なくとも２対の支持ローラによって回転可能に支持された横長円筒容器と、
該横長円筒容器を回転駆動する回転駆動手段と、
該回転駆動手段による回転方向に対して前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させるように前記容器の内面に取り付けられた螺旋部材と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴とする有機物の微生物による分解処理装置。
【請求項１１】
更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を有している請求項７記載の装置。
【請求項１２】
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給される請求項１０又は１１記載の装置。
【請求項１３】
前記超微細化装置は、間に超微細化室を形成するように互いに向かい合って隔設され、共通の中心軸線周りで相対回転する一対の円盤と、
該各円盤の中心軸線に沿って円盤の外側に取り付けられた支持軸と、
該支持軸の少なくともの一方を介して、前記円盤を５００から１０００ｒｐｍの相対回転速度で回転駆動する回転駆動手段と、
前記支持軸の少なくともの一方を介して前記超微細化室内に被処理流体を供給する被処理流体の供給手段と、
前記円盤の向かい合った各内面に、相対回転中に互いに当らないように突出された突起と、
前記超微細化室内に導入された被処理流体の流体クラスター及び／又はその浮遊物が、前記円盤の相対回転による前記突起を介した撹拌で誘発される剪断作用と衝撃作用と溶解空気によるキャビテーション作用によってミクロンのレベルまで必要な粒度に超微細化された後で超微細化室から排出する排出手段と、
前記円盤間の超微細化室からの流体漏れをシールするシール手段と、
前記被処理流体の供給手段に空気を気泡として導入する手段と、から構成されている請求項４、７又は１０記載の装置。
【請求項１４】
前記超微細化装置は、立面視で略逆Ｕ字形状に中央上部で互いに連通状態で結合し、湾曲上部と有底の垂直下部とから成り、中央上部に余剰流体を排出する排出管が接続されている略逆Ｊ字形状の複数の外筒体と、
各外筒体の垂直下部の内部において間に環状空間を形成するように垂直下部の底に固定された有底の垂直内筒体と、
前記複数の外筒体のいずれかの環状空間に固形状の被処理物を含んだ高速流体を供給して平面視で時計方向か、又は反時計方向の高速旋回流を発生する第一高圧ポンプ及び配管と、
高速流体が供給される外筒体の内筒体の底部から、該内筒体の開放上縁を越えて底に落下し流入してくる流体を吸引して、前記いずれか以外の外筒体の環状空間に被処理物を含んだ高速流体を供給して平面視で反時計方向か、又は時計方向の高速旋回流を発生する第二高圧ポンプ及び配管と、
前記いずれか以外の外筒体の内筒体の底部から、該内筒体の開放上縁を越えて底に落下し流入してくる流体を排出する配管と、
該流体排出配管に設けられた排出量調節手段と、
前記第一高圧ポンプからの配管と、前記第二高圧ポンプまでの配管と、前記排出の配管とに各々配置された開閉弁と、
前記第一高圧ポンプからの配管に設けられ、高速流体に空気を混入するエゼクターと、から構成されており、
前記高速流体が含有している被処理物は、前記環状空間における高速旋回流が発生する剪断作用と前記内筒体の底への流体の落下による衝撃力によってミクロンのレベルまで超微細化される請求項４、７又は１０記載の装置。
【請求項１５】
前記超微細化手段は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に内部円筒壁を隔設し、内部円筒壁をケーシング底壁と結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、円筒状外壁と内部円筒壁とで形成した環状流路と内部円筒壁の内部とを前記隙間を介して連通しており、また高圧ポンプによって貯留槽から前記内部円筒壁の内部に有機物を含有した第一高速度水流が供給され、次いで該内部円筒壁の内部から高圧ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される有機物を含有した第二高速度水流が第二水導入部において前記環状流路に供給されて、次いで前記内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下されてケーシング底壁に激突させるようにしており、前記環状流路と前記内部円筒壁の内部に渡って形成した循環流路において水流中の有機物を破壊し、有機物を超微細化した処理水を前記環状流路から一部分抜いて前記貯留槽に供給される構造を有している請求項４、７又は１０記載の装置。
【請求項１】
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する工程と、
大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを容器内で移動させる工程と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する工程と、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理する工程とを有していることを特徴とする有機物の微生物による分解処理方法。
【請求項２】
前記移動工程は、前記容器の一方側の供給部から他方側の排出部へ植物性チップ及び／又はオガコを比較的ゆっくりと移動させる低速移動と、排出部から供給部へ比較的速く移動させる高速移動とを含んだ循環移動を行う請求項１記載の方法。
【請求項３】
更に、大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する工程を有している請求項１記載の方法。
【請求項４】
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
上部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、下部に排出部とを有した竪形容器と、
前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させる手段と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴とする有機物の微生物による分解処理装置。
【請求項５】
更に、前記容器の前記排出部から容器の横外側へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送する横コンベヤと、該横コンベヤから供給された植物性チップ及び／又はオガコを前記容器の供給部に持ち揚げる竪コンベヤとを有した循環移動手段を有している請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記横コンベヤは、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを前記容器内に補給する補給口を有している請求項５記載の方法。
【請求項７】
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有した横長容器と、
前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを、送り抵抗が大きく、戻り抵抗が小さい往復動部材によって供給部から排出部へ移動させる手段と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴とする有機物の微生物による分解処理装置。
【請求項８】
更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を有している請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給される請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
食品残渣や汚泥などの有機物を水流に浮遊させて、高速水流による剪断作用、流れ方向変更部での衝撃作用、及び／又は水流中の空気によるキャビテーション作用によって機械的にミクロンレベルまで超微細化する超微細化手段と、
一方端部で大量の発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコを供給する供給部と、他方端部に排出部とを有し、少なくとも２対の支持ローラによって回転可能に支持された横長円筒容器と、
該横長円筒容器を回転駆動する回転駆動手段と、
該回転駆動手段による回転方向に対して前記容器内において前記植物性チップ及び／又はオガコを供給部から排出部へ移動させるように前記容器の内面に取り付けられた螺旋部材と、
前記超微細化された有機物を含む水流を前記容器内で前記植物性チップ及び／又はオガコに分散供給する散水管とを有しており、
前記容器内で分散供給された水流内の超微細な有機物を前記容器内における前記植物性チップ及び／又はオガコの移動中に微生物によって分解処理することを特徴とする有機物の微生物による分解処理装置。
【請求項１１】
更に、前記容器の前記排出部から前記容器の前記供給部へ植物性チップ及び／又はオガコを搬送するコンベヤから成る循環移動手段を有している請求項７記載の装置。
【請求項１２】
前記供給部は、発酵菌などの微生物が生息する菌床としての植物性チップ及び／又はオガコが補給される請求項１０又は１１記載の装置。
【請求項１３】
前記超微細化装置は、間に超微細化室を形成するように互いに向かい合って隔設され、共通の中心軸線周りで相対回転する一対の円盤と、
該各円盤の中心軸線に沿って円盤の外側に取り付けられた支持軸と、
該支持軸の少なくともの一方を介して、前記円盤を５００から１０００ｒｐｍの相対回転速度で回転駆動する回転駆動手段と、
前記支持軸の少なくともの一方を介して前記超微細化室内に被処理流体を供給する被処理流体の供給手段と、
前記円盤の向かい合った各内面に、相対回転中に互いに当らないように突出された突起と、
前記超微細化室内に導入された被処理流体の流体クラスター及び／又はその浮遊物が、前記円盤の相対回転による前記突起を介した撹拌で誘発される剪断作用と衝撃作用と溶解空気によるキャビテーション作用によってミクロンのレベルまで必要な粒度に超微細化された後で超微細化室から排出する排出手段と、
前記円盤間の超微細化室からの流体漏れをシールするシール手段と、
前記被処理流体の供給手段に空気を気泡として導入する手段と、から構成されている請求項４、７又は１０記載の装置。
【請求項１４】
前記超微細化装置は、立面視で略逆Ｕ字形状に中央上部で互いに連通状態で結合し、湾曲上部と有底の垂直下部とから成り、中央上部に余剰流体を排出する排出管が接続されている略逆Ｊ字形状の複数の外筒体と、
各外筒体の垂直下部の内部において間に環状空間を形成するように垂直下部の底に固定された有底の垂直内筒体と、
前記複数の外筒体のいずれかの環状空間に固形状の被処理物を含んだ高速流体を供給して平面視で時計方向か、又は反時計方向の高速旋回流を発生する第一高圧ポンプ及び配管と、
高速流体が供給される外筒体の内筒体の底部から、該内筒体の開放上縁を越えて底に落下し流入してくる流体を吸引して、前記いずれか以外の外筒体の環状空間に被処理物を含んだ高速流体を供給して平面視で反時計方向か、又は時計方向の高速旋回流を発生する第二高圧ポンプ及び配管と、
前記いずれか以外の外筒体の内筒体の底部から、該内筒体の開放上縁を越えて底に落下し流入してくる流体を排出する配管と、
該流体排出配管に設けられた排出量調節手段と、
前記第一高圧ポンプからの配管と、前記第二高圧ポンプまでの配管と、前記排出の配管とに各々配置された開閉弁と、
前記第一高圧ポンプからの配管に設けられ、高速流体に空気を混入するエゼクターと、から構成されており、
前記高速流体が含有している被処理物は、前記環状空間における高速旋回流が発生する剪断作用と前記内筒体の底への流体の落下による衝撃力によってミクロンのレベルまで超微細化される請求項４、７又は１０記載の装置。
【請求項１５】
前記超微細化手段は、そのケーシングの外壁を円筒状に形成し、そのケーシング内部に同心状に、又は筒壁同士が接触せずに流路を形成する程度に偏心状に内部円筒壁を隔設し、内部円筒壁をケーシング底壁と結合し且つケーシング天井壁に対して隙間を形成することで、円筒状外壁と内部円筒壁とで形成した環状流路と内部円筒壁の内部とを前記隙間を介して連通しており、また高圧ポンプによって貯留槽から前記内部円筒壁の内部に有機物を含有した第一高速度水流が供給され、次いで該内部円筒壁の内部から高圧ポンプによって吸引されて高速度で吐出されて形成される有機物を含有した第二高速度水流が第二水導入部において前記環状流路に供給されて、次いで前記内部円筒壁の上端からその内部に急激に落下されてケーシング底壁に激突させるようにしており、前記環状流路と前記内部円筒壁の内部に渡って形成した循環流路において水流中の有機物を破壊し、有機物を超微細化した処理水を前記環状流路から一部分抜いて前記貯留槽に供給される構造を有している請求項４、７又は１０記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１６７６２２（Ｐ２００６−１６７６２２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６４５４１（Ｐ２００４−３６４５４１）
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【出願人】（５９１１１９６２４）株式会社御池鐵工所 (86)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１６日（２００４．１２．１６）
【出願人】（５９１１１９６２４）株式会社御池鐵工所 (86)
【Ｆターム（参考）】
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