DE69603190T2

DE69603190T2 - Materialkonstruktion für die trägerstruktur einer gruppe von effektiven mikroorganismen und produkten

Info

Publication number: DE69603190T2
Application number: DE69603190T
Authority: DE
Inventors: Kouichi Yoshioka
Original assignee: TANABE INDUSTRY Ltd
Current assignee: TANABE INDUSTRY Ltd
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: WO1997029051A1; EP0837039B1; JPH09215993A; EP0837039A1; EP0837039A4; JP2753820B2; DE69603190D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur und aus diesem Material hergestellte Produkte, die eine aktive Menge an Mikroben aufrechthalten, die bei der Wasserbehandlung, wie z. B. Wasserreinigung und Abwasseraufbereitung, bei der Dekontaminierungsbehandlung oder beim Recycling verwendet werden, z. B. beim Kompostieren von Müll, landwirtschaftlichem Abfall und Tiermist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Üblicherweise bestehen Träger zur Aufrechthaltung einer aktiven Mikrobenmenge, zum Züchten und zur wirkungsvollen Verwendung von Mikroben aus Keramikmaterialien, die unterschiedliche Formen aufweisen können, z. B. eine poröse Form oder eine Hohlform wie etwa eine Schnecke.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es wurden bereits herkömmlichen Träger, vor allem Keramikträger, und ihre diversen Formen erfunden, erforscht und entwickelt; ihre Qualität wurde stark verbessert.
Träger können jedoch keine große Mikrobenmenge stabil tragen, was die wirksame Verwendung von Mikroben beeinträchtigt.
Außerdem unterliegen die nutzbaren Bereiche und Formen von Trägern zahlreichen Einschränkungen.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur bereitzustellen, das die Probleme und Einschränkungen herkömmlicher Träger überwindet und als Material einer Reinigungsanlage verwendet wird, das sich die umweltreinigende Fähigkeit von Mikroben zunutze macht. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Materials wirksamer Mikrobenträgerstruktur und Produkte aus diesem Material, worin Turmalin, d. h. ein Silicatmaterial, das erwiesenermaßen umweltreinigende Fähigkeit besitzt, und wirksame Mikroben, die durch eine Gruppe günstiger fermentativer Bakterien und eine Gruppe günstiger Komposit-Bakterien dargestellt sind, umfassend Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschatten wie z. B. anaerobe und aerobe Mikroben, zur Steigerung der Recyclierbarkeit von Müll verwendet werden.
Die Erfindung eignet sich als Ersatz für Lieferbeton, indem größensortierte Turmalinteilchen und -pulver, die durch Zerkleinern von Turmalinerz, einem Silicatmineral, erhalten werden, ein wirksames fermentatives Mikroben material, erzeugt durch Einmischen einer verdünnten wirksamen Mikrobenlösung, die aus einer Gruppe nützlicher fermentativer Bakterien und einer Gruppe nützlicher Komposit-Bakterien besteht, die Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschaften aufweisen, z. B. anaerobe Mikroben und aerobe Mikroben, sowie Melasse in eine organische Substanz wie Reiskleie, Fermentieren und Trocknen der gemischten organischen Substanz, und Zement miteinander vermischt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

Fig. 1 ist ein Produkt wirksamer Mikrobenträgerstruktur mit Hohlplattenspeicherstruktur zur regelmäßigen Bereitstellung wirksamer Mikroben gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Deckel des Produkts wirksamer Mikrobenträgerstruktur mit Hohlplattenspeicherstruktur zur regelmäßigen Bereitstellung wirksamer Mikroben gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ist ein Produkt wirksamer Mikrobenträgerstruktur mit Hohlrohrspeicherstruktur zur regelmäßigen Bereitstellung wirksamer Mikroben gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 ist ein Stöpsel für das Produkt wirksamer Mikrobenträgerstruktur mit Hohlrohrspeicherstruktur zur regelmäßigen Bereitstellung wirksamer Mikroben von Fig. 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

ERKLÄRUNG VON BEZUGSZEICHEN

Bezugszeichen 1 ist die Hohlplattenstruktur zum Speichern wirksamer Mikroben; Bezugszeichen 2 ist die rohrförmige Hohlstruktur zur Speicherung wirksamer Mikroben.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Ein in Anspruch 1 dargelegtes Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur kann als Ersatz für Lieferbeton verwendet werden, durch Bereitstellen eines Gemischs aus Zement, Grobteilchen mit einer Länge von 1-20 mm, erzeugt durch Zerkleinern von Turmalinerz erzeugt werden, Feinteilchen von Turmalin mit einer Länge von 100 um - 1 mm (Gewichtsverhältnis zwischen Zement, Grobteilen und Feinteilchen 1 : 2-3 : 2-3 : 2-3), erzeugt durch Zerkleinern von Turmalinerz und Sieben durch ein 100 um-Sieb, einem wirksamen Mikroben- (nachstehend als EM bezeichnet) Fermentiermaterial, erzeugt durch Einmischen einer verdünnten wirksamen Mikrobenlösung, die aus einer Gruppe nützlicher fermentativer Bakterien und einer Gruppe nützlicher Komposit-Bakterien besteht, die Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschaften umfassen, z. B. anaerobe Mikroben und aerobe Bakterien, sowie Melasse in eine organische Substanz wie Reiskleie mit 10 bis 100% der Menge des Gemisches, Fermentieren und Trocknen der gemischten organischen Substanz, wobei die wirksame Mikrobenlösung und die Melasse in äquivalenten Mengen für die Herstellung des wirksamen Mikrobenfermentationsmaterials verwendet werden, und einer vorbestimmten Wassermenge.
Das herkömmliche Verfahren zur Herstellung des Fermentationsmaterials mit wirksamen Mikroben umfaßt z. B. das Einmischen von 300 cm³ wirksamer Mikroben, dargestellt durch eine Gruppe wirksamer Fermentationsbakterien und eine Gruppe wirksamer Komposit-Batererien, umfassend Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschaften, z. B. anaerobe und aerobe Mikroben, und 600 cm³ Melasse in 15 Liter Wasser bei einer Temperatur von etwa 40ºC, das Stehenlassen des Gemisches für einen Zeitraum von 10 bis 15 Stunden, das Verrühren des Gemisches mit 100 kg Reiskleie in einem Rührwerk für einen Zeitraum von 30 bis 40 Minuten, das Reifen des Gemisches in einem Reifungskasten für einen Zeitraum von 48 bis 72 Stunden und das Trocknen des Gemisches.
"Lösung mit wirksamen Mikroben und Melasse in äquivalenter Menge zur Herstellung des wirksamen Mikrobenfermentationsmaterials", aus dem das Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach Anspruch 1 besteht, bedeutet die Menge wirksamer Mikroben und der Melasse als Basismaterial des wirksamen Mikrobenfermentationsmaterials, berechnet auf der Grundlage der Zusammensetzungsrate von EM und Melasse (dargestellt im Standardverfahren zur Herstellung des wirksamen Mikrobenfermentationsmaterials).
Man beachte, daß die Reiskleie als Basismaterial von EM-Fermentationsmaterial verwendet wird, doch es eignen sich auch Sägespäne, Stärkepulpe, herkömmliche Hirse, Pulver von Sonnenblumenkernen o. dgl.
Turmalinerz, ein Kieselsäuremineral, ist als Erz bekannt, das Schwachstrom erzeugt, doch es bestand keine wirkungsvolle Möglichkeit, Turmalin zu verwenden; ein Großteil des Turmalins, das nicht für Schmuck verwendet wurde, wurde verworfen. In letzter Zeit untersuchte man allerdings die Fähigkeiten von Turmalin bei der Wasser- und Luftreinigung, wobei sich Turmalin als kostengünstiges Umweltreinigungsmaterial herausstellte. Insbesondere beobachtete man die Fähigkeit der Umweltreinigung und Fähigkeit, Mikroben zu züchten, z. B. die Wasserreinigung oder das Abbauen des Mülls mit dem erzeugten Schwachstrom.
Das Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur der Erfindung wird gebildet durch Vermischen von ausreichend EM-Fermentationsmaterial mit dem zu Beton umzuwandelndem Zement, sodaß das EM-Fermentationsmaterial dazu dient, einen porösen Anteil zu bilden, wie dies beim Erzeugen von feuerisolierenden Ziegeln der Fall ist, wo Sägespäne in Diatomeenerde geknetet und gebrannt werden, um den porösen Anteil auszubilden.
In der vorliegenden Erfindung wird, wie dies aus Ansprüchen 1, 2 und 3 ersichtlich ist, der poröse Anteil nicht wie bei den feuerisolierenden Ziegeln durch Brennen des EM- Fermentationsmaterials gebildet, sondern durch chemische Reaktion von Zement und Wasser, sodaß der Rest des EM-Fermentationsmaterials die Nährstoff- bzw. Versorgungsquelle zum Züchten der wirksamen Mikroben mit großer Fruchtbarkeit in harter Umgebung darstellt; nach Aufbrauch des Nährstoffs wird der poröse Anteil Träger wirksamer Mikroben. Anschließend dringen sie in das Wasser und den Müll als Nährstoff ein und bauen ihn sie für das Recycling ab.
Bei der Herstellung eines Keramikträgers werden die Keramikmaterialien mit für Träger geeigneten Eigenschaften im allgemeinen geformt und gebrannt. Wenn das EM- Fermentationsmaterial während des Formens vermischt wird, sterben die wirksamen Mikroben infolge der Brenntemperatur von einigen hundert Grad Celsius.
Betreffend Ansprüche 1 und 2 der Erfindung aktivieren die im Beton vermischten Teilchen und Pulver die wirksamen Mikroben im Fermentationsmaterial wirksamer Mikroben, unterstützen das Wachstum der Mikroben und führen die Umweltreinigung durch.
In Anspruch 2 wird das Turmalin-Harzpellet verwendet, das durch Einmischen von Turmalinpulver in ein synthetisches Harz erzeugt wird, da das Turmalin-Harzpellet die gleiche Fähigkeit wie die Turmalinteilchen oder das Turmalinpulver besitzt und je nach den Verwendungsbedingungen des Materials mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur der Erfindung leicht gehandhabt werden kann.
Im Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach Anspruch 3 werden Sand, Kies oder zerkleinerte Steine verwendet, da hier die Wirkung der Vermischung des EM- Fermentierungsmaterials mit dem herkömmlichen Betonbasismaterial je nach Verwendung und Kosten ausreichend zur Geltung kommt.
Um den Ausbruch von "roter Flut" und der "Algenblüte" in Seen und Sümpfen aufgrund von Wasserverschmutzung und übermäßiger Nährstoffanreicherung zu verhindern, werden Keramikträger mit wirksamen Mikroben in Seen und Sümpfe geworfen.
In diesem Fall müssen die wirksamen Mikroben regelmäßig jedes Frühjahr eingeworfen werden, doch ist es aufgrund der Topographie schwierig, die Träger wieder aus den Seen und Sümpfen einzusammeln.
Außerdem ist es schwierig, die wirksamen Mikroben über lange Zeiträume in der raschen Strömung zu züchten und zu halten.
Bei Seen und Sümpfen auf dem Areal von Golfplätzen oder in Gärten ist es wichtig, die Ästhetik der landschaftlichen Umgebung zu berücksichtigen.
In den obigen Fällen kann die Verwendung des in einem der Ansprüche 4 bis 6, 1 und 2 definierten Produkts die obigen Probleme lösen.
Die Verwendung des Materials mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Bestandteil eines Abflußbehälters für Gärten und Golfplätze kann die Beibehaltung der Wasserqualität erleichtern; dabei fügt es sich harmonisch in die Umgebung ein.
Beispielsweise ist das Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach Anspruch 6 der Erfindung zu einem Springbrunnen ausgebildet, wobei das Wasser der Seen und Sümpfe gemeinsam mit dem Betriebswasser im Kreislauf verwendet wird. Wenn während des Kreislaufs das Wasser die im Produkt des Materials mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur getragenen Mikroben berührt, kommt das Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur zur Geltung.
Man beachte, daß die Form des Produkts mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach Anspruch 4 je nach Verwendungszweck und -bedingungen beliebig dreidimensional gestaltet sein kann.
Außerdem muß sie nicht als Hohlstruktur zur Speicherung wirksamer Mikroben ausgebildet sein.
Wenn eine innere Auskleidungsschicht aus einem Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 8 bis 10 in Abwasseraufbereitungsanlagen, z. B. in kleinen, mittelgroßen und großen Artlagen wie etwa Reinigungsanlagen und landwirtschaftlichen Abwasseraufbereitungsanlagen oder Entsorgungsanlagen von Tiermist oder Biomüll vorhanden ist, kann die Leistungsfähigkeit der Umweltreinigungsanlagen deutlich gesteigert werden.
Fig. 1 bis 4, die eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen, sind mit einem rechteckigen Block dargestellt, der einfachsten Form, um die wirksame Mikrobenträgerhohlstruktur der Erfindung zu veranschaulichen.
In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform kann der Hohlplattenabschnitt mittels eines Formkastens ähnlich wie bei der Fertigung von Betonblöcken geformt werden. Der in Fig. 1 dargestellte Hohlabschnitt wird normalerweise mit einem Deckel abgedichtet, der einen aus Fig. 2 ersichtlichen Fortsatz aufweist, um die obere Öffnung dicht abzudecken.
Um die wirksamen Mikroben oder das EM-Fermentationsmaterial zuzuführen, wird der in Fig. 2 gezeigte Deckel entfernt. Alternativ dazu ist ein Einlaß, der zu dem in Fig. 4 dargestellten Stöpsel paßt, am Deckel von Fig. 2 angebracht, der am Hohlabschnitt befestigt ist.
Bei der Ausführungsform von Fig. 3 kann der Hohlplattenabschnitt auch mittels des Formkastens ähnlich wie bei der Fertigung von Betonblöcken geformt werden. Der in Fig. 3 gezeigte Hohlabschnitt ist normalerweise mit dem Stöpsel aus Fig. 4 abgedichtet, um die obere Öffnung dicht abzudecken.
Um die wirksamen Mikroben oder das Fermentationsmaterial wirksamer Mikroben zuzuführen, wird - ähnlich wie beim Produkt wirksamer Mikrobenträgerstruktur mit der Hohlplattenstruktur von Fig. 1 - der Stöpsel von Fig. 4 entfernt.
Der Einbaustandort für das Produkt mit wirksamer Mikrobenträgerhohlstruktur nach einem der Ansprüche 5 und 6 sollte sorgfältig ausgewählt werden. Insbesondere besteht das Produkt, das die wirksamen Mikroben träg und züchtet, aus dem Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, und der Abschnitt des Produkts, der mit dem Abfluß- und Schmutzwasser in Berührung kommt, sollte porös sein; der übrige Abschnitt kann beliebig geformt sein.
Die Zusammensetzungsrate des Bestandteilmaterials (in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert) liegt in einem flexiblen Bereich. Der Grund dafür besteht darin, daß keine so hohe Festigkeit wie bei den Gebäuden erforderlich ist, wenn die wirksame Mikrobenträgerstruktur gemäß der Erfindung erzeugt wird. In der wirksamen Mikrobenstruktur der Erfindung muß nur die Festigkeit der wirksamen Trägerstruktur selbst berücksichtigt werden, da sie, um die Recyclingleistung zu steigern, in Einrichtungen zum Einsatz kommt, welche selbst die erforderliche Festigkeit aufweisen. Demzufolge wird die Zusammensetzungsrate des Bestandteilmaterials auf der Grundlage des Bereichs zwischen dem gewöhnlichen Anteil und dem Feinanteil der Betonmischung unter Berücksichtigung der Abnahme der Festigkeit infolge des porösen Abschnitts reguliert.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Aufgrund der Verwendung von Produkten eines Materials mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur der Erfindung wird die Wasserverschmutzung von Flüsseln, Seen und Sümpfen verringert und die Leistungsfähigkeit von Wasseraufbereitungsanlagen, z. B. kleinen, mittelgroßen und großen Anlagen wie etwa Reinigungsanlagen und landwirtschaftlichen Abwasseraufbereitungsanlagen, gesteigert; außerdem wird die Leistungsfähigkeit von Recyclingvorrichtungen zum Recyclen von Abfall, Tiermist und Biomüll verbessert.

Claims

1. Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur, erhalten durch Zusammenmischen eines Gemisches von Zement, durch Zerkleinern von Turmalinerz hergestellten Grobteilchen mit einer Länge von 1 bis 20 mm, durch Zerkleinern von Turmalinerz hergestellten Feinteilchen mit einer Länge von 100 um bis 1 mm und durch Zerkleinern von Turmalinerz und Sieben durch ein 100 um-Sieb hergestelltem Turmalinpulver, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen Zement, Grobteilchen, Feinteilchen und Pulver 1 : 2-3 : 2-3 : 2-3 ist;

eines wirksamen Mikrobenfermentiermaterials, erzeugt durch Einmischen einer verdünnten wirksamen Mikrobenlösung, die aus einer Gruppe nützlicher fermentativer Bakterien und einer Gruppe nützlicher Komposit-Bakterien besteht, die Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschaften umfassen, wie anaerobe Mikroben und aerobe Mikroben, sowie Melasse in eine organische Substanz wie Reiskleie mit 10 bis 100% der Menge des Gemisches, Fermentieren und Trocknen der gemischten organischen Substanz, wobei die

wirksame Mikrobenlösung und die Melasse in äquivalenten Mengen für die Herstellung des wirksamen Mikrobenfermentationsmaterials verwendet werden; und

einer vorbestimmten Wassermenge;

wobei das Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur als Beton-Fertiggemisch verwendet werden kann.

2. Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach Anspruch 2, worin die Turmalin-Grobteilchen mit 1 bis 20 mm Länge durch ein durch Einmischen von Turmalinpulver in ein Kunstharz hergestelltes Turmalin-Harzpellet ersetzt sind.

3. Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur, erhalten durch Zusammenmischen

eines Gemisches von Zement, Sand-Grobteilchen mit einer Länge von 1 bis 20 mm, Feinteilchen aus Sand oder zerkleinertem Stein mit einer Länge von 100 um bis 1 mm und durch Zerkleinern und Sieben durch ein 100 um-Sieb hergestelltem Pulver aus Sand oder zerkleinertem Stein, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem Beton, den groben Teilchen, den feinen Teilchen und dem Pulver 1 : 2-3 : 2-3 : 2-3 ist;

einer vorbestimmten Wassermenge;

wobei das Material der wirksamen Mikrobenträgerstruktur als Beton-Fertiggemisch verwendet werden kann.

4. Erzeugnis mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur, umfassend: eine hohle Lagerstruktur, bestehend aus einem Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zum regelmäßigen Zuführen wirksamer Mikroben, die aus einer Gruppe nützlicher fermentativer Bakterien und einer Gruppe nützlicher Komposit-Bakterien bestehen, die Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie anaerobe Mikroben und aerobe Mikroben, umfassen.

5. Erzeugnis mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur, umfassend: eine hohle Lagerstruktur aus einem Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zum regelmäßigen Zuführen wirksamer Mikroben, die aus einer Gruppe nützlicher fermentativer Bakterien und einer Gruppe nützlicher Komposit- Bakterien bestehen, die Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie anaerobe Mikroben und aerobe Mikroben, umfassen; und ein Äußeres mit Verzierungen aus Natursteinen.

6. Erzeugnis mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur, umfassend:

eine hohle Lagerstruktur aus einem Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zum regelmäßigen Zuführen wirksamer Mikroben, die aus einer Gruppe nützlicher fermentativer Bakterien und einer Gruppe nützlicher Komposit- Bakterien bestehen, die Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie anaerobe Mikroben und aerobe Mikroben, umfassen; und

ein Äußeres in Gestalt eines Gartenziergegenstands, wie einer Gartenlaterne oder eines Brunnens.

7. Innenauskleidungsschicht für eine Abwasserbehandlungsanlage, einschließlich Anlagen kleiner, mittlerer und großer Größe, wie eine Reinigungsanlage und eine Abwasserbehandlungsausrüstung für die Landwirtschaft, umfassend: eine hohle Lagerstruktur aus einem Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum regelmäßigen Zuführen wirksamer Mikroben, die aus einer Gruppe nützlicher fermentativer Bakterien und einer Gruppe nützlicher Komposit- Bakterien bestehen, die Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschaften umfassen, wie anaerobe Mikroben und aerobe Mikroben.

8. Innenauskleidungsschicht für eine Abfallbehandlungsanlage für Flora und Fauna, einschließlich Anlagen zur Behandlung von Müll, landwirtschaftlichen Abfällen und Tiermist, umfassend: eine hohle Lagerstruktur aus einem Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum regelmäßigen Zuführen wirksamer Mikroben, die aus einer Gruppe nützlicher fermentativer Bakterien und einer Gruppe nützlicher Komposit- Bakterien bestehen, die Mikrobenarten mit unterschiedlichen Eigenschaften umfassen, wie anaerobe Mikroben und aerobe Mikroben.

9. Innenauskleidungsschicht für eine Abwasserbehandlungsanlage, einschließlich Anlagen kleiner, mittlerer und großer Größe, wie einer Reinigungsanlage und einer Abwasserbehandlungsausrüstung für die Landwirtschaft, die ein Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfaßt.

10. Innenauskleidungsschicht für eine Abfallbehandlungsanlage für Flora und Fauna, einschließlich Anlagen zur Behandlung von Müll, landwirtschaftlichen Abfällen und Tiermist, die ein Material mit wirksamer Mikrobenträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfaßt.